Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Belüftungssystem zur Frischluftzufuhr in einen Innenraum. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Frischluftzufuhr in einen Innenraum.

Stand der Technik

Innenräume von Gebäuden können beispielsweise über Fenster belüftet werden. Durch die Belüftung von Innenräumen kann Frischluft eingebracht werden. Durch Frischluft kann ein Sauerstoffgehalt trotz Menschen und/oder Tieren in dem Innenraum ausreichend hoch bleiben und ein unerwünscht hoher Gehalt an CO2 in der Luft in dem Innenraum vermieden werden. Zudem kann durch eine Frischluftzufuhr in einen Innenraum ein Grad einer Belastung der Luft in dem Innenraum gesenkt werden, beispielsweise Belastung aufgrund von unerwünschten weiteren Gasanteilen und Partikeln, wie Staub oder Schadstoffen.

Bei großen Innenräumen kann eine Belüftung über Fenster jedoch unzureichend sein. Beispielsweise weisen Lagerhallen oft nicht genügend Fenster auf, um eine ausreichende Frischluftzufuhr zu gewährleisten. Auch große Büroräume können häufig nicht über Fenster ausreichend belüftet werden. Zudem kann eine Belüftung über Fenster zu unerwünschten Temperaturänderungen führen. Durch geöffnete Fenster können zudem unerwünscht Verunreinigungen in den Innenraum eintreten. Zudem kann so ein Schallschutz und eine Einbruchsicherheit des Innenraums beeinträchtigt sein.

Deshalb wird bei vielen Innenräumen ein Belüftungssystem vorgesehen. Das Belüftungssystem kann Frischluft in den Innenraum einbringen, beispielsweise nach einer Filterung und/oder Temperierung.

Beispielsweise kann das Belüftungssystem dazu ausgebildet sein, Frischluft von oben in den Innenraum einzubringen. Solche Belüftungssystem können bei der Installation kostengünstig und einfach sein, da jeweilige Versorgungsleitungen und Luftauslässe einfach in oder an einer Decke des Innenraums installiert werden können. Allerdings ist für eine ausreichende Frischluftversorgung in diesem Fall ein großer Volumenstrom notwendig, da der Frischluftstrom beispielsweise bis zu einer Aufenthaltszone von Personen eine große Distanz zurücklegen muss. Während des Strömens der Frischluft von oben zu der Aufenthaltszone ist der Frischluftstrom einer hohen Einmischung von Raumluft ausgesetzt, welche für ausreichend Frischluft in der Aufenthaltszone durch einen entsprechend großen Volumenstrom kompensiert werden muss. Die Frischluftversorgung von der Decke kann zudem unerwünschte Turbulenzen erzeugen und in dem Innenraum unerwünschter Weise spürbare Luftströmungen verursachen.

Das Belüftungssystem kann auch dazu ausgebildet sein, einen Frischluftsee an einem Boden des Innenraums durch eine bodennahe Quellluftbelüftung zu erzeugen. Dieser Frischluftsee kann eine geringere Lufttemperatur aufweisen als darüber liegende Luft. Durch Erwärmung kann die Frischluft aus dem Frischluftsee aufsteigen. Eine solche Erwärmung wird beispielsweise durch Menschen oder auch warme Geräte in dem Innenraum, wie elektronische Geräte, verursacht. Dadurch kann bedarfsgerecht dort ein Frischluftstrom erzeugt werden. So kann beispielsweise die Frischluft an Personen aufsteigen, wodurch diese aus dem Frischluftsee mit Frischluft versorgt werden. Ebenso kann die Frischluft an warmen Geräten aufsteigen, um dort durch die Geräte belastete Luft abzutransportieren und die Geräte zusätzlich zu kühlen. Durch diese bedarfsgerechte Frischluftversorgung kann das Belüftungssystem mit Frischluftsee mit einem geringen Volumenstrom an Frischluft operieren. Zudem können unerwünschter Weise spürbare Luftströmungen vermieden werden. Allerdings ist wenigstens ein Luftauslass in oder an dem Frischluftsee erforderlich, also üblicherweise in Bodennähe. Dadurch ist eine Installation von Versorgungsleitungen und Luftauslässen aufwendig und teuer.

In der WO 2021/065808 A1 ist eine Luftzirkulationsvorrichtung beschrieben, welche Luft in Form von Vortexringen seitlich in einen Raum abstrahlt. Die Vortexringe können dabei auf eine Person gerichtet werden. In der US 2015/0328960 A1 ist eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei welcher Vortexringe seitlich in einen Fahrzeuginnenraum abgestrahlt werden.

In der CN 112 303 838 A wird eine Klimaanlage mit einem Vortexringgenerator beschrieben.

Darstellung der Erfindung

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Belüftungssystem zur Frischluftzufuhr in einen Innenraum. Das Belüftungssystem kann dazu ausgebildet sein, Frischluft in den Innenraum einzubringen. Frischluft kann gegenüber Raumluft eine geringe Lufttemperatur und/oder weniger Verunreinigungen mit Partikeln oder andere Belastungen aufweisen. Das Belüftungssystem kann dazu Luft von außerhalb des Innenraums, insbesondere von außerhalb eines Gebäudes, ansaugen. Das Belüftungssystem kann auch als Umluftsystem arbeiten und Luft aus dem Innenraum selbst ansaugen und zum Erzeugen von Frischluft aufbereiten. Das Belüftungssystem kann die Frischluft also auch aus belasteter Innenraumluft erzeugen. Beispielsweise kann das Belüftungssystem dazu ausgebildet sein, angesaugte Luft zu reinigen und/oder zu temperieren und/oder anderweitig aufzubereiten. Das Belüftungssystem kann einen Filter aufweisen. Das Belüftungssystem kann einen Kühlvorrichtung und/oder eine Heizvorrichtung aufweisen. Das Belüftungssystem kann jeweilige Luftleitungen aufweisen. Das Belüftungssystem kann beispielsweise elektrisch betrieben sein. Das Belüftungssystem kann als Klimaanlage ausgebildet sein oder zumindest einen Teil einer Klimaanlage bilden. Das Belüftungssystem kann zum Abführen von Luft aus dem Innenraum ausgebildet sein, insbesondere in einem oberen Endbereich des Innenraums. Das Belüftungssystem kann eine Abluftvorrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, Luft oben aus dem Raum abzuführen. Dazu können ein oder mehrere Luftablässe an einer Decke des Innenraums angeordnet sein. Der Innenraum kann ein einzelner Raum eines Gebäudes sein. Der Innenraum kann auch eine ganze Etage des Gebäudes sein. Der Innenraum kann auch das gesamte durch das Gebäude eingeschlossene Volumen sein. Das Belüftungssystem kann dazu ausgebildet sein, jeweilige Räume eines Gebäudes unabhängig voneinander mit Frischluft zu versorgen. Das Belüftungssystem weist eine Frischluftzufuhrvorrichtung auf. Die Frischluftzufuhrvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, Frischluft in den Innenraum zu transportieren. Die Frischluftzufuhrvorrichtung kann ein Gebläse und/oder eine Ansaugvorrichtung aufweisen. Die Frischluftzufuhrvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, Frischluft von außerhalb des Innenraums anzusaugen und/oder Frischluft aus belasteter Luft zu erzeugen.

Frischluft kann durch eine maximale Belastung definiert sein. Eine Belastung kann durch Verunreinigungen, wie Schadstoffe oder unerwünschte Gase, definiert sein. Frischluft kann einen maximalen Anteil an CO2 haben und/oder einen minimalen Anteil an Sauerstoff. Frischluft kann kälter sein als eine durchschnittliche Raumluft in dem Innenraum, insbesondere innerhalb einer vorgegebenen Minimaltemperaturdifferenz und einer vorgegebenen Maximaltemperaturdifferenz.

Die Frischluftzufuhrvorrichtung weist wenigstens einen Vortexringgenerator auf. Der Vortexringgenerator kann dazu ausgebildet sein, Luftvortexringe abzustrahlen. Ein Vortexring kann eine Fluidströmung sein, bei welcher das Fluid um einen virtuellen Ring geschlossen strömt. Bei einem Luftvortexring ist die Fluidströmung im Wesentlichen durch Luft gebildet. Ein Luftvortexring kann eine stabile Strömung sein, welche durch unbewegte Luft propagieren kann. Ein Luftvortexring kann im Rahmen dieser Beschreibung auch als Vortexring bezeichnet werden. Ein Vortexring kann eine stabile Wirbelstruktur aufweisen. Eine Durchmischung mit Umgebungsluft bei deren Durchwandern erfolgt dabei nur in einem sehr geringen Maß, sodass beispielsweise Frisch- luftvortexringe durch belastete Luft mit nur geringen Verlusten und/oder Vermischungen zu einem Zielort abgestrahlt werden kann. Der Vortexringgenerator kann beispielsweise eine Düse und eine Membran aufweisen, welche Luft in der Düse dazu anregen kann, aus der Düse als Vortexring abgestrahlt zu werden. Der Vortexringgenerator kann beispielsweise auch einen Kolben und/oder eine Lochscheibe aufweisen, mittels welchem jeweilige Vortexringe erzeugbar sind. Der Vortexringgenerator kann dazu ausgebildet sein, periodisch jeweilige Vortexringe abzustrahlen.

Der Vortexringgenerator ist dazu ausgebildet, Vortexringe aus Frischluft zu erzeugen und von oben nach unten in den Innenraum abzustrahlen. Dadurch wird unten in dem Innenraum ein Frischluftsee versorgt. Oben und unten können beispielsweise durch die Schwerkraft definiert sein. Der Vortexringgenerator kann beispielsweise in einer Decke des Innenraums und/oder in einem oberen Endbereich des Innenraums angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Luftauslass des Vortexringgenerators in einer Öffnung der Decke des Innenraums angeordnet sein. Der Vortexringgenerator kann dazu ausgebildet sein, Abstrahlwinkel, Größe und/oder Taktung bei der Vortexringerzeugung zu ändern. Beispielsweise kann der Vortexringgenerator verschwenkbar an der Decke gelagert sein.

Durch das Belüftungssystem mit den von oben nach unten abgestrahlten Vortexringen können die Vorteile einer Frischluftversorgung von oben mit denen einer Frischluftversorgung auf Basis eines Frischluftsees kombiniert werden. Die Installation des Belüftungssystems kann einfach und kostengünstig erfolgen, beispielsweise mit Luftleitungen nur in oder an einer Decke des Innenraums. Das Belüftungssystem kann beispielsweise frei von Elementen für eine Frischluftzufuhr im Boden oder einem unteren Endbereich des Innenraums sein. Gleichzeitig kann die bedarfsgerechte Frischluftversorgung durch an warmen Bereichen bzw. Gegenständen und Personen aufsteigende Luft aus dem Frischluftsee erfolgen. So ist nur ein geringer Volumenstrom an Frischluft notwendig.

Das Belüftungssystem kann dazu ausgebildet sein, den Frischluftsee initial zu erzeugen. Die Frischluftzufuhrvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit von einem Raumzustand, wie einer Benutzung, einer Belastung der Luft und/oder einer Raumtemperatur, gesteuert zu werden, insbesondere um eine Frischluftmenge und deren Temperatur einzustellen. Die Frischluftzufuhrvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit von einem Frischluftseezustand, wie einer Höhe des Frischluftsees und einer Frischluftseetemperatur, gesteuert zu werden, insbesondere um eine Frischluftzufuhrmenge und deren Temperatur einzustellen. Das Belüftungssystem kann dafür entsprechende Sensoren und eine Steuervorrichtung aufweisen.

In einer Ausführungsform des Belüftungssystems ist es vorgesehen, dass der Vortexringgenerator an einer Decke des Innenraums angeordnet ist. Dadurch kann der Vortexringgenerator einfach installiert werden und verringert nicht oder nur geringfügig ein Nutzvolumen des Innenraums. Dabei kann der Vortexringgenerator frei unterhalb der Decke angeordnet sein oder auch teilweise oder komplett in der Decke. Der Vor- texringgenerator kann beispielsweise auch komplett oder teilweise zwischen einer strukturell tragenden Decke und einer abgehangenen Decke des Innenraums angeordnet sein. Der Vortexringgenerator kann mit einer Auslassseite im Wesentlich nach unten zum Boden des Innenraums ausgerichtet angeordnet sein.

In einer Ausführungsform des Belüftungssystems ist es vorgesehen, dass der Vor- texringgenerator dazu ausgebildet ist, die Vortexringe bis zu dem Frischluftsee und/oder bis zu einem Boden des Innenraums abzustrahlen. Der Vortexringgenerator kann dazu ausgebildet sein, Vortexringe zu erzeugen, welche sich beim Erreichen des Frischluftsees im Wesentlichen auflösen und mit der Luft in dem Frischluftsee vermengen. So kann besonders wenig Energie zum Erzeugen der Vortexringe notwendig sein, da diese nur die Distanz bis zum Frischluftsee überbrücken müssen. Der Vortexringgenerator kann dazu ausgebildet sein, Vortexringe zu erzeugen, welche mit dem Boden des Innenraums kollidieren und sich so auflösen und mit der Luft in dem Frischluftsee vermengen. Dadurch kann besonders zuverlässig und/oder besonders effizient Frischluft zum Frischluftsee transportiert werden, da die Vortexringe sich beispielsweise nicht nach einer bestimmten Distanz selbst auflösen müssen.

In einer Ausführungsform des Belüftungssystems ist es vorgesehen, dass die Frischluftzufuhrvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Vortexringe mit einer Vortexlufttemperatur unterhalb einer Raumluftdurchschnittstemperatur zu erzeugen. Dadurch kann zuverlässig sichergestellt werden, dass die mit den Vortexringen zugeführte Frischluft zunächst in dem Frischluftsee bleibt und nur bei Kontakt mit Wärme, beispielsweise von Personen oder elektrischen Geräten, aus dem Frischluftsee aufsteigt. Zudem kann so eine Raumklimatisierung vereinfacht werden. Die Vortexlufttemperatur kann eine Durchschnittstemperatur der an dem jeweiligen Vortexring beteiligten Luft sein. Die Vortexlufttemperatur kann eine Lufttemperatur der erzeugten und/oder abgestrahlten Vortexringe sein. Beispielsweise kann die Frischluftzufuhrvorrichtung eine Kühlung aufweisen, welche eine Luft vor deren Zufuhr zu dem Vortexringgenerator abkühlt. Die Raumluftdurchschnittstemperatur kann eine Durchschnittstemperatur nur der Luft oberhalb des Frischluftsees sein oder eine Durchschnittstemperatur aller Luft in dem Innenraum. Die Frischluftzufuhrvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, Vortexringe mit einer Vortexlufttemperatur unterhalb einer Frischluftseedurchschnittstemperatur zu erzeugen. Dadurch kann der Frischluftsee kälter als die übrige Luft im Innenraum gehalten werden, auch wenn sich graduell wärmere Luft mit dem Frischluftsee vermischt.

In einer Ausführungsform des Belüftungssystems ist es vorgesehen, dass das Belüftungssystem einen Lufttemperatursensor aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, eine Lufttemperatur in dem Innenraum zu erfassen. Der Lufttemperatursensor kann dazu ausgebildet sein, eine Lufttemperatur unten in dem Innenraum und/oder eine Lufttemperatur in dem Frischluftsee zu erfassen. Beispielsweise kann der Lufttemperatursensor als elektronisches Thermometer ausgebildet sein. Der Lufttemperatursensor kann beispielsweise in Bodennähe angeordnet sein, insbesondere auf einer Seitenwand. Die Frischluftzufuhrvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Vortexlufttemperatur der erzeugten Vortexringe in Abhängigkeit von der erfassten Lufttemperatur in dem Innenraum einzustellen. So kann die Vortexlufttemperatur so angepasst werden, dass der Frischluftsee eine Temperatur behält, welche geringer als die der darüberliegen- den Luft ist. Das Belüftungssystem kann auch einen ersten Lufttemperatursensor aufweisen, welcher die Temperatur der Luft im Frischluftsee erfasst, und einen zweiten Lufttemperatursensor, welcher die Temperatur in der darüber liegenden Luft erfasst. Dadurch kann die Frischluftversorgung über den Frischluftsee besonders zuverlässig sichergestellt werden. Das Belüftungssystem kann dazu ausgebildet sein, die Temperatur unterschiedlicher Zonen des Frischluftsees zu erfassen und in Abhängigkeit davon die Vortexlufttemperatur von Vortexringen einzustellen, die in die jeweilige Zone abgestrahlt werden.

In einer Ausführungsform des Belüftungssystems ist es vorgesehen, dass das Belüftungssystem eine Luftqualitätsmessvorrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, eine Belastung der Luft in dem Innenraum zu erfassen. Die Belastung kann durch die Luftqualitätsmessvorrichtung beispielsweise direkt gemessen werden oder mittelbar bestimmt werden. Die Erfassung der Belastung der Luft in dem Innenraum kann eine bedarfsgerechte Steuerung des Lüftungssystems ermöglichen, insbesondere eine bedarfsgerechte Erzeugung von den Vortexringen. Die Luftqualitätsmessvorrichtung kann einen CO2-Sensor aufweisen. Der CO2-Sensor kann beispielsweise einen CO2 Gehalt der Luft in dem Innenraum messen. Der CO2-Sensor kann beispielsweise auf einer Kopfhöhe einer stehenden oder sitzenden Person in dem Innenraum angeordnet sein, um einen CO2 Gehalt der Luft in einer Höhe zu ermitteln, in welcher die Luft eingeatmet wird. Der CO2 Gehalt kann eine für die Qualität der Luft besonders relevante Kenngröße sein. Die Luftqualitätsmessvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich dazu ausgebildet sein, eine Anzahl Personen in dem Innenraum zu bestimmen. Dadurch kann mittelbar auf eine Belastung der Luft in dem Innenraum geschlossen werden, beispielsweise durch Atmung dieser Personen und/oder deren Arbeitstätigkeiten. So kann ebenfalls auf eine sinnvolle Frischluftzufuhrmenge geschlossen werden. Die Frischluftzufuhrvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, eine Luftzufuhrmenge in den Innenraum in Abhängigkeit von der erfassten Belastung der Luft in dem Innenraum einzustellen. Dadurch ist eine bedarfsgerechte Frischluftzufuhr möglich, wodurch das Belüftungssystem sehr energiesparend arbeiten kann. Beispielsweise kann die Frischluftzufuhrmenge durch eine Änderung der Taktung der Erzeugung von Vortexringen und deren Größe verändert werden. Sofern mehrere Vortexringgenera- toren vorgesehen sind, können auch einzelne Vortexringgeneratoren ein- bzw. ausgeschaltet werden, um die Luftzufuhrmenge einzustellen. Die Luftzufuhrmenge kann ein Volumenstrom an Frischluft sein, welcher durch das Belüftungssystem in den Innenraum eingeleitet wird.

In einer Ausführungsform des Belüftungssystems ist es vorgesehen, dass die Frischluftzufuhrvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Luftzufuhrmenge einzustellen, indem eine Größe der Vortexringe und/oder eine Taktung einer Abstrahlung der Vortexringe verändert wird. Die Größe eines Vortexrings kann beispielsweise durch dessen Durchmesser verändert werden und/oder durch einen maximalen radialen Abstand der um die Ringform des Vortex zirkulierenden Luft. Die Taktung kann eine Frequenz sein, mit der Vortexringe abgestrahlt werden. Beispielsweise kann der Vortexringgenerator in einer ersten Einstellung eine bestimmt Anzahl Vortexringe pro Minute abstrahlen und in einer zweiten Einstellung eine im Vergleich dazu größere oder kleinere Anzahl Vortexringe pro Minute. Dadurch kann die Luftzufuhrmenge zu dem Frischluftsee einfach bedarfsgerecht verändert werden. In einer Ausführungsform des Belüftungssystems ist es vorgesehen, dass das Belüftungssystem eine Personenerfassungsvorrichtung und/oder eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Luftverunreinigungsquellen aufweist. So kann beispielsweise eine Position jeweiliger Personen und/oder jeweiliger Luftverunreinigungsquellen im Innenraum erfasst werden. Beispielsweise kann die Personenerfassungsvorrichtung einen Bewegungsmelder oder eine Infrarotkamera aufweisen. Die Infrarotkamera kann gleichzeitig Personen und Luftverunreinigungsquellen in dem Innenraum erfassen und ist damit besonders geeignet. Der Bewegungsmelder kann besonders kostengünstig und einfach sein. Beispielsweise kann auch ein Signal eines Bewegungsmelders genutzt werden, welcher bereits eine Beleuchtung steuert.

Die Frischluftzufuhrvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Abstrahlung der Vor- texringe zu steuern, um ein Abstrahlen der Vortexringe auf Personen in dem Innenraum und/oder auf Luftverunreinigungsquellen in dem Innenraum zu vermeiden. Beispielsweise kann die Abstrahlung jeweiliger Vortexringe in Abhängigkeit der erfassten Position von Personen und/oder Luftverunreinigungsquellen gesteuert werden. Dadurch können für Personen unangenehme Luftströmungen vermieden werden. Zudem kann so sichergestellt werden, dass die Frischluft auch tatsächlich den Frischluftsee erreicht. Ebenso kann so verhindert werden, dass die Vortexringe auf Luftverunreinigungsquellen treffen, und belastete Luft im Raum unerwünscht im umliegenden Raum verteilt wird und/oder mit der Frischluft im Frischluftsee vermischt wird. Beispielsweise können die Vortexringe nur in Bereiche des Innenraums abgestrahlt werden, in welchen sich keine Personen aufhalten und/oder in welchen sich keine Luftverunreinigungsquellen, wie Elektrogeräte, befinden. Beispielsweise kann die Abstrahlung durch Verändern eines Abstrahlwinkels der Vortexgeneratoren an der Decke und/oder durch Abschalten einzelner Vortexringgeneratoren eingestellt werden. So können beispielsweise nur Vortexringgeneratoren arbeiten, welche sich nicht über Personen befinden. Das Abschalten kann dabei temporär erfolgen und durch Grenzwerte beschränkt werden. Beispielsweise können Vortexringgeneratoren über Personen trotzdem aktiviert werden, wenn eine Luftqualität einen Grenzwert unterschreitet und/oder eine Lufttemperatur einen Grenzwert überschreitet. So kann eine ausreichende Luftqualität weiterhin sichergestellt werden. Das Belüftungssystem kann dazu ausgebildet sein, eine Bewegung von erfassten Personen zu prädizieren. Die Prädiktion kann beispielsweise als Interpolation einer vorherigen erfassten Bewegung erfolgen und dabei optional Hindernisse im Raum berücksichtigen. Die Frischluftzufuhrvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Abstrahlung der Vortexringe zu steuern, um ein Abstrahlen der Vortexringe auf Personen in dem Innenraum und/oder auf Luftverunreinigungsquellen in dem Innenraum in Abhängigkeit der prädizierten Bewegung zu vermeiden. Dadurch kann auch bei einem großen Abstand von den Vortexringgeneratoren zu jeweiligen Personen, insbesondere bei Räumen mit hohen Decken, deren Anstrahlung mit Vortexringen zuverlässig vermieden werden.

Eine besondere Synergie ergibt sich, wenn gleichzeitig die Luftqualitätsmessvorrichtung zum Steuern der Luftzufuhrmenge in den Innenraum und die Erfassung von Personen zum Steuern der Abstrahlung vorgesehen ist. In diesem Fall können gemeinsam Sensoren genutzt werden. Beispielsweise kann von den durch die Infrarotkamera erfassten Daten gleichzeitig auf eine Belastung der Luft und damit die Luftqualität als auch auf eine Position jeweiliger Personen in dem Raum geschlossen werden. Das Belüftungssystem kann so bei geringen Kosten hochfunktional sein.

In einer Ausführungsform des Belüftungssystems ist es vorgesehen, dass die Frischluftzufuhrvorrichtung eine Mehrzahl von Vortexringgeneratoren aufweist, wobei die Frischluftzufuhrvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Vortexringe alternierend mit den Vortexringgeneratoren zu erzeugen. Insbesondere kann eine im Wesentlichen kontinuierliche Frischluftzufuhr in den Innenraum bereitgestellt werden. Durch das alternierende Betreiben kann kontinuierlich Frischluft angesaugt werden, obwohl ein einzelner Vortexringgenerator nur periodisch einen Vortexring abstrahlt. Dadurch kann die Frischluftversorgung besonders einfach sein. Beispielsweise kann eine Strömungsmaschine kontinuierlich Frischluft ansaugen und mit einem simplen Verteilventil diese Frischluft jeweils nur einem der Vortexringgeneratoren gleichzeitig zugeführt werden. Dabei kann ein Rückstau von Luft, welche das Ansaugen behindern könnte, vermieden werden. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Frischluftzufuhr in einen Innenraum. Mit dem Verfahren kann beispielsweise das Belüftungssystem gemäß dem ersten Aspekt betrieben werden. Entsprechende Merkmale, Vorteile und weitere Ausgestaltungen des ersten Aspekts bilden auch Merkmale, Vorteile und weitere Ausgestaltungen des zweiten Aspekts und umgekehrt.

Das Verfahren weist einen Schritt eines Erzeugens eines Vortexrings aus Frischluft auf, beispielsweise mit einem an einer Decke eines Raums angeordneten Vortexringgenerators. Das Verfahren weist einen Schritt eines Abstrahlens des Vortexrings von oben nach unten in den Innenraum, insbesondere von einer Decke zu einem Boden des Innenraums, auf, um unten in dem Innenraum einen Frischluftsee zu versorgen. Das Abstrahlen und das Erzeugen des Vortexrings kann beispielsweise im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 veranschaulicht schematisch ein Belüftungssystem für einen Innenraum eines Gebäudes;

Fig. 2 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zur Frischluftzufuhr in einen Innenraum, und

Fig. 3 veranschaulicht schematisch einen Vortexringgenerator des Belüftungssystems.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen

Fig. 1 zeigt schematisch einen Innenraum 10 eines Gebäudes. Dargestellt ist ein Boden 12 des Innenraums 10, eine Decke 14 und jeweilige Seitenwände 16. In dem Innenraum 10 befindet sich eine Person 18. Der Innenraum 10 wird durch ein Belüftungssystem mit Frischluft versorgt. Dafür weist das Belüftungssystem eine Frischluftzufuhrvorrichtung 20 auf, welche von außerhalb des Innenraums 10 Frischluft ansaugt. Weiterhin weist die Frischluftzufuhrvorrichtung 20 einen Vortexringgenerator 22 auf, welche detailliert in Fig. 3 veranschaulicht ist und an der Decke 14 angeordnet ist. Der Vortexringgenerator 22 ist dazu ausgebildet, Vortexringe 24 aus Frischluft zu erzeugen und von oben nach unten in den Innenraum 10 abzustrahlen.

Dafür weist die Frischluftzufuhrvorrichtung 20 eine Frischluftleitung 26 auf, welche mit einem Gehäuse 28 des Vortexringgenerators 22 verbunden ist. Das Gehäuse 28 bildet eine Düse aus und begrenzt ein Sammelvolumen. In dem Sammelvolumen, einem Innenraum des Gehäuses 28, ist zudem eine Membran 30 angeordnet. Die Membran 30 wird periodisch bewegt, um die Vortexringe 24 zu erzeugen und aus der Düse abzustrahlen. Andere Bauformen von Vortexringgeneratoren können ebenfalls genutzt werden.

Durch die von oben nach unten abgestrahlten Vortexringe 24 wird ein Frischluftsee 32 an dem Boden 12 des Innenraums 10 versorgt, da diese ihre Wirbelstruktur stabil bis zum Erreichen des Frischluftsees 32 beibehalten und sich während des Weges von der Decke 14 bis zu dem Frischluftsee 32 kaum mit der die Vortexringe 24 umgebenden und gegebenenfalls belasteten Luft vermischen. Der Frischluftsee 32 bildet eine eigene Luftschicht in dem Innenraum 10, welche im Mittel geringer belastet ist als jeweilige darüber befindliche Luftschichten. Eine Luftqualität des Frischluftsees 32 kann beispielsweise annährend einer Luftqualität einer zugeführten Frischluft entsprechen. Eine Lufttemperatur der Vortexringe 24 ist geringer als eine Lufttemperatur der Luft, durch welche die Vortexringe 24 bis zu dem Frischluftsee 32 wandern. Bei Ankunft in dem Frischluftsee 32, spätestens beim Auftreffen auf den Boden 12, zerfällt die Wirbelstruktur der Vortexringe 24 und die darin enthaltene Frischluft vermischt sich mit dem Frischluftsee 32. Der Frischluftsee 32 weist eine geringere Lufttemperatur als jeweilige darüber befindliche Luft in dem Innenraum 10 auf. Zudem ist die Luft des Frischluftsee 32 weniger belastet als die darüber befindliche Luft in dem Innenraum 10.

Durch Erwärmung, im veranschaulichten Fall verursacht durch die Person 18, steigt die Frischluft aus dem Frischluftsee 32 auf, wie durch die Pfeile 34 an der Person 18 veranschaulicht. Dadurch wird bedarfsgerecht die Person 18 mit Frischluft versorgt. Zudem werden so Belastungen der Luft, also Verunreinigungen mit Störstoffen und Partikeln, mit nach oben getragen. Die so erwärmte und nunmehr belastete Luft steigt weiter zu der Decke 14 auf, wie durch Pfeil 36 veranschaulicht. Das Belüftungssystem kombiniert so die Vorteile eines Quellluftsystems mit der baulich einfach zu realisierenden Art eines Deckenbelüftungssystems, welche zudem einen Nutzraum in dem Innenraum 10 kaum oder gar nicht beschränkt.

An der Decke 14 weist das Belüftungssystem einen Luftauslass 38 auf. Dort kann die belastete Luft an der Decke 14 aus dem Innenraum 10 abgeführt werden. Der Luftauslass 38 kann passiv ausgebildet sein oder auch aktiv die belastete Luft aus dem Innenraum 10 saugen.

Fig. 2 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zur Frischluftzufuhr in den Innenraum 10. In einem Schritt 40 werden die jeweiligen Vortexringe 24 periodisch aus Frischluft von jeweiligen Vortexringgeneratoren 22 des Belüftungssystems erzeugt. Die Temperatur der Luft in den Vortexringen 24 wird dabei in einer Ausführungsform in Abhängigkeit von einer gemessenen Lufttemperatur des Frischluftsees 32 eingestellt, wofür das Belüftungssystem jeweilige Lufttemperatursensoren aufweisen kann. Die Lufttemperatur des Frischluftsees 32 wird dabei so gesteuert, dass diese keine kalten Füße bei der Person 18 verursacht, aber kälter als die darüber befindliche Luftschicht ist. Beispielsweise kann für den Frischluftsee 32 eine Lufttemperatur von 18°C bis 19°C vorgegeben werden. Darüber befindliche Luft hat beispielsweise eine Raumluftdurchschnittstemperatur von 20°C bis 21 °, wobei die Temperatur zur Decke 14 hin zunehmen kann, beispielsweise zu 22°C bis 24°C. Bei diesem Beispiel werden die Vortexringe 24 mit einer Lufttemperatur von ca. 16°C abgestrahlt, da sich diese beim Durchwandern des Innenraums 10 geringfügig mit der Umgebungsluft durchmischen und aufwärmen. So kommen die Vortexringe 24 beispielsweise mit einer Lufttemperatur von 18°C in dem Frischluftsee 32 an. Je nach Benutzerbedürfnissen können auch andere Temperaturen eingestellt werden.

In einem Schritt 42 erfolgt ein Abstrahlen der jeweiligen Vortexringe 24 von oben nach unten in den Innenraum 10 von der Decke 14 zu dem Boden 12 des Innenraums 10, um unten in dem Innenraum 10 den Frischluftsee 32 zu versorgen. Das Belüftungssy- stem kann in einer Ausführungsform jeweilige Personen in dem Innenraum 10 erfassen, beispielsweise mit einer Infrarotkamera. Das Abstrahlen wird in dieser Ausführungsform in Abhängigkeit der erfassten Personen gesteuert, um das Abstrahlen der Vortexringe 24 auf die Person 18 in dem Innenraum 10 zu vermieden. Dafür kann der Vortexringgenerator 22 beispielsweise verschwenkbar an der Decke 14 gelagert sein, um die Düse des Gehäuses 28 von der Person 18 wegzurichten. Alternativ oder zusätzlich wird der Vortexringgenerator 22 deaktiviert, sofern sich die Person 18 in einem Abstrahlungspfad der Vortexringe 24 befindet, beispielsweise wenn diese direkt unter dem Vortexringgenerator 22 steht. In diesem Fall können dann beispielsweise nur andere Vortexringgeneratoren 22 arbeiten, deren Abstrahlpfad von Vortexringen 24 sich nicht mit einer Person 18 schneidet.

Bezuqszeichen

10 Innenraum

12 Boden

14 Decke

16 Seitenwände

18 Person

20 Frischluftzufuhrvorrichtung

22 Vortexringgenerator

24 Vortexringe

26 Frischluftleitung

28 Gehäuse

30 Membran

32 Frischluftsee

34 Pfeile

36 Pfeil

38 Luftauslass

40 Schritt: Erzeugung jeweiliger Vortexringe

42 Schritt: Abstrahlen jeweiliger Vortexringe von oben nach unten