[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belüftung und Temperierung eines Raumes
in einem Gebäude mit mindestens einer Gebäudedecke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Die Vorrichtung umfasst eine Trägerplatte, mindestens einen ersten Luftaustrittsquerschnitt,
der oberhalb der Trägerplatte angeordnet ist und mit dem ein erster Luftvolumenstrom
durch einen zwischen der Gebäudedecke und der Trägerplatte angeordneten Deckenzwischenraum
führbar ist, und mindestens einen zweiten Luftaustrittsquerschnitt, aus dem ein zweiter
Luftvolumenstrom so abgebbar ist, dass er unterhalb der Trägerplatte ungefähr parallel
zur Trägerplatte führbar ist.
[0002] Bei der Trägerplatte kann es sich beispielsweise um ein oder mehrere Paneele einer
abgedeckten Decke handeln. Auch ist es denkbar, dass die Trägerplatte von einem Deckensegel
gebildet ist. Dabei befinden sich die Bauteile der Vorrichtung größtenteils oder gesamthaft
in einem Zwischenraum zwischen der Gebäudedecke und der Trägerplatte.
[0003] Um zu ermöglichen, dass der zweite Luftvolumenstrom unterhalb die Trägerplatte gelangt,
muss entweder zumindest ein Bereich der Trägerplatte eine Perforation aufweisen, oder
der zweite Luftaustrittsquerschnitt zumindest teilweise unterhalb der Trägerplatte
angeordnet sein. Der zweite Luftvolumenstrom soll ungefähr parallel zur Trägerplatte
führbar sein, was in den meisten Fällen bedeutet, dass der zweite Luftvolumenstrom
annähernd horizontal verläuft. Der horizontal ausgerichtete zweite Luftvolumenstrom
ist wünschenswert, da er eine große Wegstrecke zurücklegt und somit in weite Teile
des Raumes gelangt, wobei er langsam in Richtung Raumboden "rieselt". Dies ist von
Vorteil, um unangenehme Zugerscheinungen, insbesondere im eventuell vorgesehenen Kühlfall,
zu vermeiden.
Stand der Technik
[0004] Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, die für den
Deckenbereich vorgesehen sind. Dabei unterscheidet man Systeme, die an ein zentrales
Lüftungssystem angeschlossen sind, von solchen, die im Umluftbetrieb arbeiten und
somit nicht von einem Lüftungssystem mit extern aufbereiteter sog. Zuluft oder Primärluft
gespeist werden. Beispielsweise ist aus der
DE 10 2010 001 319 A1 ein Luftdurchlass bekannt, der an ein zentrales Lüftungssystem angeschlossen ist
und sich insbesondere durch das deckenparallele Ausströmen der Zuluft auszeichnet.
[0005] Aus der
DE 10 2016 111 195 A1 ist dagegen ein Heiz- und Kühlsegel bekannt, das im Umluftbetrieb arbeitet.
[0006] Die vorgenannten Vorrichtungen befassen sich ausschließlich mit der Temperierung
oder Lüftung eines Raums, wobei eine eventuelle Belastung der Luft durch Viren, Bakterien
etc. und insbesondere deren Reduzierung nicht berücksichtigt werden.
[0007] Eine Vorrichtung, die auch eine Reinigung der einem Raum zugeführten Luft vornehmen
soll, ist aus der
EP 3 287 705 B1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung besitzt ein Gehäuse, dessen Innenraum in verschiedene
Teilräume unterteilt ist, wobei die Vorrichtung an ein zentrales Lüftungssystem zur
Zuführung von Zuluft angeschlossen ist. Der Vorrichtung ist ferner eine Temperierungseinrichtung
vorgeschaltet, so dass bereits temperierte Zuluft in die Vorrichtung gelangt. Die
Zuluft gelangt in einen trichterförmigen Vorraum, der die Zuluft zu einem Strahl bündelt.
Dieser Strahl wird in einen Mischraum geleitet und gelangt über eine perforierte Wand
in den zu belüftenden Raum. Gleichzeitig wird über entsprechende Eintrittsöffnungen
Raumluft in den Mischraum induziert. Beim Verlassen der Mischluft aus dem Mischraum
passiert ein Teil der Mischluft eine Reinigungseinrichtung, die eine chemische Reaktion
der in der Luft befindlichen Bestandteile erzeugt.
[0008] Aus der
DE 10 2005 038 199 A1 geht eine Vorrichtung zur Klimatisierung eines Raumes hervor, die unterhalb einer
Raumdecke montiert wird und eine Trägerplatte besitzt. Der so erhaltene Deckenzwischenraum
wird über einen Zuluftkanal gespeist, wobei die Zuluft optional über Wärmetauscher
temperiert werden und über Öffnungen die Vorrichtung in den Raum verlassen kann. Ferner
soll in die Vorrichtung ein Heizkörper integrierbar sein. Auch kann die Vorrichtung
eine Einrichtung zur Entkeimung der Luft aufweisen, wobei hierzu UV-C-Lampen in dem
Deckenzwischenraum angeordnet werden, die eine Reinigung der Luft von Bakterien, Viren
und dergleichen bewirken sollen.
[0009] Das Dokument
DE 10 2020 120 655 A1 befasst sich mit einer Raumluft-Desinfektionsvorrichtung, die auf einer abgehängten
Decke montiert werden soll. Bei dem System handelt es sich um ein Umluftsystem, bei
dem Raumluft mittels eines Lüfters angesaugt und über einen Luftkanal an einer anderen
Stelle wieder in den Raum abgegeben wird. In dem Luftkanal sind UV-C- Lampen angeordnet,
die die angesaugte Raumluft desinfizieren sollen.
[0010] Auch die Dokumente
US 2002/ 0 031 460 A1 und
US 2020/ 0 354 513 A1 beschreiben Vorrichtungen zur Desinfektion von Raumluft, wobei die Vorrichtungen
gänzlich in einem Gehäuse untergebracht sind. In dem Gehäuse sind UV-Strahler untergebracht,
die die Umluft desinfizieren sollen.
[0011] Das Dokument
DE 10 2017 125 131 A1 zeigt ein Deckenpaneel, das mit Wärmetauscherelementen versehen ist. Im Deckenzwischenraum
ist ein Luftauslass angeordnet, über den Zuluft aus einem zentralen Lüftungssystem
zum einen über Düsen in den Deckenzwischenraum und zum anderen über Perforationen
des Deckenpaneels deckenparallel in den Raum abgegeben wird. Eine Desinfektion von
Umluft ist nicht vorgesehen.
Aufgabe
[0012] Somit ergibt sich als Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Vorrichtung
zu schaffen, die eine erhöhte Sicherheit gegen Viren, Bakterien, etc. in der Luft
besitzt, insbesondere deren zuverlässige Reduzierung oder Eliminierung bzw. Deaktivierung
ermöglicht.
Lösung
[0013] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Entkeimungseinrichtung gelöst, mittels
der zumindest ein Teil des ersten Luftvolumenstroms mittels UV-C-Strahlung entkeimbar
ist, wobei zumindest der Teil des ersten Luftvolumenstroms zwischen einem Tragelement
für mindestens eine UV-C-Strahlungsquelle und der Trägerplatte oder der Gebäudedecke
leitbar und dort entkeimbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den
zugehörigen Unteransprüchen.
[0014] Hochenergetische ultraviolette Strahlung ist stark zellschädigend und kann daher
zur Inaktivierung von Viren, Bakterien etc. in der Luft verwendet werden. Voraussetzung
ist eine ausreichend hohe Belastungsdosis, die sich aus dem Produkt von Intensität
und Bestrahlungsdauer ergibt. Da UV-C-Strahlung auch schädlich für Personen oder Gegenstände
sein kann, muss ein Austreten von Strahlung aus der Vorrichtung verhindert oder zumindest
in ausreichendem Maß gemindert werden. Dies wird durch eine hinreichende Abschirmung
der UV-C-Strahlung gegenüber dem Raum unterhalb der Vorrichtung, insbesondere durch
eine Abschirmeinrichtung, erreicht.
[0015] Gemäß der Erfindung wird zumindest ein Teil des ersten Luftvolumenstroms, der oberhalb
der Trägerplatte strömt, mit UV-C bestrahlt, wobei die Trägerplatte eine Abschirmung
der Strahlung gegenüber dem zu belüftenden Raum bewirkt. Sofern die Trägerplatte in
dem Bereich, in dem von der Entkeimungseinrichtung UV-C-Strahlung auf ihre Oberseite
auftrifft, nicht per se strahlungsundurchlässig ist, so kann eine in diesem Bereich
z. B. perforierteTrägerplatte, vorzugsweise auf ihrer Oberseite, mit einer für UV-C-Strahlung
undurchlässigen Abdecklage (z.B. aus einem Vlies), die auch eine akustische und optische
Funktion übernehmen kann, versehen sein. Somit wird ein Strahlungsdurchtritt durch
die Trägerplatte und folglich ein Kontakt der Strahlung mit in dem Raum befindlichen
Personen oder Gegenständen vermieden. Alternativ kann die UV-C-Strahlung auch in Richtung
der Gebäudedecke strahlen.
[0016] Dadurch, dass die Entkeimungseinrichtung in eine Vorrichtung zur Belüftung und Temperierung
eines Raumes integriert wird, sind bereits Mittel zur Führung der Luftvolumenströme
vorhanden, so dass die Entkeimungseinrichtung keine zusätzlichen Mittel zur Luftführung
beziehungsweise zur Erzeugung einer Luftströmung benötigt. Somit arbeitet die Entkeimungseinrichtung
als solche geräuschfrei. Ferner bringt die Integration der Entkeimungseinrichtung
in den Zwischenraum zwischen Gebäudedecke und Trägerplatte den Vorteil mit sich, dass
kein zusätzlicher Platzbedarf für die Entkeimungseinrichtung innerhalb des Raumes
erforderlich ist und die Entkeimungseinrichtung vom Raum her unsichtbar untergebracht
ist.
[0017] Im Hinblick auf die Entkeimungseinrichtung ist es vorteilhaft, wenn eine intensive
Bestrahlung vorliegt. Neben der Wahl der Strahlungsquelle und deren Anzahl kann auch
es beispielsweise sinnvoll sein, Mehrfachreflexion zu schaffen, so dass sich eine
weitere Erhöhung der Bestrahlungsstärke ergibt. Die Leistung sollte vorteilhafterweise
so hoch sein, dass sich bei Luftgeschwindigkeiten zwischen ca. 0,1 m/s und 2 m/s,
vorzugsweise zwischen 0,5 m/s und 1,5 m/s, eine ausreichende Desinfektionsleistung
ergibt. Beispielsweise kann die UV-Strahlung mittels LED-Technik erzeugt werden, was
besonders energieeffizient ist.
[0018] Die Entkeimungseinrichtung kann so vorgesehen sein, dass die Strahlung in einer vertikalen,
horizontalen oder schrägen Richtung strahlt. Bei einer horizontal ausgerichteten Strahlung
sollte die Entkeimungseinrichtung vorteilhafterweise an einer Seite oder mehreren
Seiten der Vorrichtung vorgesehen sein.
[0019] Gemäß der Erfindung soll zumindest der eine Teil des ersten Luftvolumenstroms - oder
vorzugsweise der gesamte erste Volumenstrom - zwischen einem Tragelement für mindestens
eine UV-C-Strahlungsquelle und der Trägerplatte leitbar und dort entkeimbar sein.
Demzufolge besteht zwischen dem Tragelement und der Trägerplatte ein Zwischenraum,
durch den zumindest der Teil des ersten Volumenstroms strömt. Das Tragelement kann
sowohl an der Gebäudedecke befestigt sein und davon "herabhängen", oder aber auch
mit der Trägerplatte verbunden sein oder auf der Trägerplatte aufgestellt sein. In
jedem Fall erfolgt ein Anstrahlen des ersten Luftvolumenstroms von dem Tragelement
in Richtung der Trägerplatte, wobei die Strahlungsquelle so angebracht oder eingestellt
sein kann, dass die Strahlung senkrecht nach unten strahlt, oder aber auch schräg,
so dass die Strahlung mit der Trägerplatte einen Winkel einschließt.
[0020] Alternativ kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zumindest der
eine Teil des ersten Luftvolumenstroms - oder vorzugsweise der gesamte erste Volumenstrom
- zwischen einem Tragelement für mindestens eine UV-C-Strahlungsquelle und der Gebäudedecke
leitbar und dort entkeimbar sein. Hieraus ergibt sich, dass die abgegebene Strahlung
nach oben in Richtung Gebäudedecke gerichtet ist, wobei sie senkrecht oder schräg
verlaufen kann.
[0021] Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
nahezu der gesamte erste Luftvolumenstrom mittels UV-C Strahlung entkeimt wird. Im
Sinne der vorliegenden Anmeldung werden als nahezu gesamter erster Luftvolumenstrom
etwa 90 % des ersten Luftvolumenstroms aufgefasst. Hierdurch ist eine besonders effektive
Entkeimung der Luft gegeben. Ein Abstand zwischen Trägerplatte und Tragelement beträgt
in diesem Fall vorteilhafterweise 200 mm. Abweichungen von +/- 10 mm sind dabei unkritisch.
Bei diesem Abstand ist es möglich, dass nahezu der gesamte erste Volumenstrom unter
dem Tragelement strömt und somit von der UV-C Strahlung erfasst werden kann.
[0022] In Bezug auf das Tragelement ist es ferner von Vorteil, wenn dieses lang gestreckt
und quer zu einer Strömungsrichtung des oberhalb der Trägerplatte führbaren ersten
Luftvolumenstroms ausgerichtet ist. Auf diese Weise wird der zu bestrahlende Luftvolumenstrom
kontinuierlich - in der Geschwindigkeit des Volumenstroms - von der mindestens einen
UV-C-Strahlungsquelle angestrahlt.
[0023] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine mit der Trägerplatte thermisch gekoppelte und von einem flüssigen Wärmeträgermedium
durchströmbare Wärmeaustauschereinrichtung. Mittels der Wärmeaustauschereinrichtung
können trägerplattennahe Luftvolumenströme temperiert werden, so dass insgesamt eine
Temperierung des Raumes erfolgt. Die Wärmetaustauschereinrichtung kann beispielsweise
aus Rohrleitungen bestehen, die auf der Trägerplatte verlegt sind und die von dem
Wärmeträgermedium durchströmt werden.
[0024] Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass das mindestens ein Tragelement
mittels mindestens eines Stützelements auf der Trägerplatte und/oder der Wärmeaustauschereinrichtung
abstützbar ist. Auf diese Weise wird ein Abstand zwischen der Trägerplatte und dem
Tragelement für die UV-C-Strahlungsquelle geschaffen, so dass ein von dem ersten Luftvolumenstrom
passierbarer Freiraum entsteht. Weiter vorzugsweise können auch zwei Stützelemente
vorgesehen werden, so dass das mindestens eine Tragelement und die Stützelemente eine
Art Brücke bilden. In Abhängigkeit von der Länge und Tragfähigkeit des Tragelements
kann es ferner von Vorteil sein, wenn mehr als zwei Stützelemente angeordnet werden.
[0025] Die Erfindung weiter ausgestaltend kann die UV-C-Strahlungsquelle mindestens eine
UV-C-Diode bzw. UV-C-Leuchtquelle aufweisen, mittels derer UV-C-Strahlung in einem
Wellenlängenbereich zwischen 230 nm und 300 nm, vorzugsweise zwischen 250 nm und 280
nm, abgebbar ist.
[0026] Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung ist so ausgebildet, dass
der zweite Luftvolumenstrom die Trägerplatte durchdringt. Somit befindet sich der
zweite Luftaustrittsquerschnitt oberhalb der Trägerplatte, was unter anderem aus optischer
Sicht vorteilhaft ist. Die Trägerplatte muss somit Mittel aufweisen, die ein Durchdringen
derselben erlauben. Dies kann beispielsweise über Düsen erfolgen. Vorzugsweise durchdringt
der zweite Luftvolumenstrom die Trägerplatte durch eine oder eine Vielzahl von Perforation(en)
in der Trägerplatte. Dies ist besonders vorteilhaft, weil die Perforationen der Trägerplatte
unter anderem eine Vergleichmäßigung des zweiten Luftvolumenstroms bewirken.
[0027] Bezüglich der Trägerplatte hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn
diese eine perforierte Metallplatte, insbesondere ein Lochblech mit insbesondere kreisförmigen
Durchbrüchen, ist. Somit kann der zweite Luftvolumenstrom die Trägerplatte durchdringen,
ohne dass hierzu zusätzliche Mittel nötig wären. Oftmals besitzen abgehängte Decken
oder Deckensegel Perforationen, wobei die abgehängte Decke oder das Deckensegel dann
als Trägerplatte für die erfindungsgemäße Vorrichtung genutzt werden können. Es wird
deutlich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Vorliegen einer abgehängten Decke
oder eines Deckensegels nachgerüstet werden kann.
[0028] Die Erfindung weiter ausgestaltend, weist die Wärmeaustauschereinrichtung mindestens
einen Rohrabschnitt auf, der in Mäanderform oder in Harfenform angeordnet ist, wobei
vorzugsweise ein Querschnitt des mindestens einen Rohrabschnitts abgeflacht, insbesondere
oval, ausgebildet ist und weiter vorzugsweise eine abgeflachte Seite des mindestens
einen Rohrabschnitts über ein die Wärmeleitung in die Trägerplatte begünstigendes
Koppelmittel mit der Trägerplatte verbunden ist.
[0029] Vorteilhafterweise ist der oberhalb der Trägerplatte angeordnete erste Luftaustrittsquerschnitt
von einer Mehrzahl von Düsen gebildet ist. Hierüber lässt sich gegebenenfalls die
Ausströmgeschwindigkeit regulieren, insbesondere gegenüber andersartigen Geometrien
und Formen von Austrittquerschnitten erhöhen. Die Düsen sind vorteilhafterweise an
ein Primärluftsystem angeschlossen und werden darüber gespeist.
[0030] Alternativ oder zusätzlich kann ferner vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der
zweite Luftaustrittsquerschnitt, aus dem der zweite Luftvolumenstrom so abgebbar ist,
dass er unterhalb der Trägerplatte ungefähr parallel zu der Trägerplatte führbar ist,
von Perforationen in der Trägerplatte gebildet ist. Weiter vorzugsweise ist oberhalb
des zweiten Luftaustrittsquerschnitts ein Luftleitblech angeordnet, dessen Abstand
zur Trägerplatte in Strömungsrichtung abnimmt, vorzugsweise bis auf null. Durch das
Luftleitblech, das sich vorteilhafterweise über die gesamte Breite des zweiten Luftaustrittsquerschnitts
erstreckt, wird dem zweiten Luftvolumenstrom eine Richtung aufgeprägt, so dass der
zweite Luftvolumenstrom den zweiten Luftaustrittsquerschnitt im Großen und Ganzen
parallel zur Trägerplatte verlässt. Das Luftleitblech kann an sich gegenüberliegenden
Stirnseiten Wandungen aufweisen, so dass eine Art Luftverteilkasten entsteht. Unabhängig
davon, ob Wandungen vorliegen oder nicht, reduziert sich der Abstand des Luftleitblechs
von der Trägerplatte in Strömungsrichtung vorzugsweise kontinuierlich, so dass eine
turbulenzarme Strömung erzielt wird.
[0031] Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor,
dass der oberhalb der Trägerplatte angeordnete erste Luftaustrittsquerschnitt mittels
Primärluft beaufschlagbar ist und dass mittels der aus dem ersten Luftaustrittsquerschnitt
austretenden Primärluft Sekundärluft, vorzugsweise aus einem zwischen der Trägerplatte
und der Gebäudedecke angeordneten Luftzwischenraum, induzierbar ist und ein aus der
Primärluft und der Sekundärluft (Raumluft) gebildeter Mischvolumenstrom in der Entkeimungseinrichtung
entkeimbar ist. Dies erlaubt die Behandlung von kontaminierter Mischluft, die insbesondere
kontaminierte Sekundärluf (Raumluft) enthalten kann, ohne dass das Zuluftsystem selbst
mit Sekundärluft in Kontakt kommt. Somit besteht keine Gefahr, dass sich innerhalb
des Zuluftsystems Keime oder deren Zersetzungsprodukte anlagern.
[0032] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der oberhalb der Trägerplatte
angeordnete erste Luftaustrittsquerschnitt mit Umluft beaufschlagbar, die mittels
eines Umluftgebläses förderbar ist, wobei vorzugsweise mittels der aus dem ersten
Luftaustrittsquerschnitt austretenden Umluft Sekundärluft induzierbar ist und ein
aus der Umluft und der Sekundärluft gebildeter Mischluftvolumenstrom mittels der Entkeimungseinrichtung
entkeimbar ist. In diesem Fall ist die Vorrichtung nicht an ein zentrales Zuluftsystem
angeschlossen, vielmehr erfolgt ein reiner Umluftbetrieb, gemäß dem die Raumluft im
Kreislauf geführt wird. Mittels des Induktionsprinzips lassen sich auf diese Weise
mit relativ geringer Förderleistung für die Umluft große Mischluftvolumenströme erzeugen,
so dass das gesamte Raumvolumen innerhalb hinreichend kurzer Zeit durch die Entkeimungseinrichtung
geführt werden kann.
[0033] Ferner ist es besonders von Vorteil, wenn die Beleuchtungsstärke der UV-Quelle abhängig
von der Luftgeschwindigkeit so geregelt wird, dass sich eine konstante Mindest-Bestrahlungsstärke
ergibt.
[0034] Des Weiteren besteht eine Weiterbildung der Erfindung noch darin, dass ein Abstand
zwischen dem ersten Luftaustrittsquerschnitt und einem Eintrittsquerschnitt der Entkeimungsvorrichtung
zwischen 300 mm und 1500 mm, vorzugsweise zwischen 400 mm und 1200 mm, weiter vorzugsweise
zwischen 500 mm und 1000 mm, beträgt. Auf diese Weise wird dem ersten Luftvolumenstrom
hinreichend Streckenlänge und somit Zeit gegeben, um Sekundärluft, also Raumluft,
zu induzieren und als möglichst großen und gut durchmischten Mischvolumenstrom der
Entkeimungseinrichtung zuzuleiten. Mithilfe eines so erzeugten großen Mischvolumenstroms
lassen sich eine hinreichend große Anzahl von Passagen der Luft durch die Entkeimungseinrichtung
erzielen, z. B. eine 5- bis 8-fache Behandlungshäufigkeit der Raumluft pro Stunde.
Diese Streckenlänge, also der Bereich der Vorrichtung zwischen dem ersten Luftaustrittsquerschnitt
und dem Eintrittsquerschnitt in die Entkeimungseinrichtung, kann somit als eine Induktionszone
aufgefasst werden. Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn der Luftvolumenstrom beziehungsweise
der Mischvolumenstrom in der Induktionszone horizontal ausgerichtet ist.
[0035] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Strömungsquerschnitt
des ersten Luftvolumenstroms die Form eines Rechtecks besitzt, wobei eine Länge des
Rechtecks mindestens das 3 bis 4 fache einer Höhe des Rechtecks beträgt. Hierbei ist
der Strömungsquerschnitt gemeint, in dem der erste Luftvolumenstrom eine homogene
Verteilung besitzt. Dies bedeutet beispielsweise für den Fall, dass der erste Luftvolumenstrom
durch eine Düsenreihe erzeugt wird, ein Luftvolumenstrom, der sich in einem gewissen
Abstand stromabwärts zu den Düsen einstellt. Die Luft verlässt die Düsen mit Druck,
wobei sich der Düsenstrahl in Strömungsrichtung aufweitet und mit benachbarten Düsenstrahlen
verbindet. Demnach beginnt der hier gemeinte Luftvolumenstrom in Form eines Rechtecks
in einem Abstand von den Düsen, der einem mehrfachen Durchmesser der Düsen entspricht.
Dieser Abstand hängt von mehreren Faktoren ab, nämlich der Austrittsgeschwindigkeit
der aus den Düsen austretenden Luft, der Temperatur der Luft und dem Abstand der Düsen
zueinander. Der Strömungsquerschnitt des ersten Luftvolumenstroms in Form eines Rechtecks
ist gemäß der vorliegenden Erfindung nicht strickt als gleichwinkliges Rechteck zu
verstehen, sondern kann vielmehr auch trapezförmig verlaufen und weist keine Ecken
im geometrischen Sinne auf; vielmehr soll darunter ein weicher rechteckförmiger Verlauf
verstanden werden. Typischerweise schmiegt sich der Luftvolumenstrom an seiner Unterseite
an die Trägerplatte. An seiner Oberseite hat der Luftvolumenstrom im Kühlfall aufgrund
seiner "Schwere" eine abfallende Tendenz, wohingegen er im Heizfall aufgrund seiner
"Leichtigkeit" eine aufsteigende Tendenz aufweist.
[0036] Wird der erste Luftvolumenstrom beispielsweise von einem Ventilator gebildet, verlässt
er den Ventilator typischerweise aus einem schlitzartigen ersten Luftaustrittsquerschnitt,
so dass bereits bei Verlassen des Ventilators ein erster Luftvolumenstrom in Form
eines Rechtsecks vorliegt. Auch hier soll die Form eines Rechtecks als weicher rechteckörmiger
Verlauf verstanden werden.
[0037] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht einen Luftverteilkasten
vor, der an einem Ende der Trägerplatte angeordnet ist, so dass die Trägerplatte über
eine gesamte Länge von dem ersten Luftvolumenstrom überströmbar ist. Demnach ist der
Luftverteilkasten an einer Stirnseite der Trägerplatte positioniert. Dabei ist kann
eine Länge des Luftverteilkastens geringer oder deutlich geringer sein als die Breite
der Trägerplatte, ohne an Effektivität zu verlieren. Das liegt darin begründet, dass
über Düsen ausgeblasene Luft ein Vielfaches an Luft induzieren kann. Ein Luftverteilkasten
mit einer Länge von zwischen 600 mm und 700 mm reicht bereits für die meisten Raumgrößen
aus. Der Luftverteilkasten kann besonders einfach an ein zentrales Lüftungssystem
angeschlossen werden.
[0038] Schließlich sieht eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, dass
diese an eine zentrales Lüftungssystem angeschlossen ist.
[0039] Alternativ dazu kann die Vorrichtung auch ein Umluftgebläse für den Umluftbetrieb
besitzen. Das Umluftgebläse kann beispielsweise aus einem oder mehreren Ventilatoren
bestehen, die nebeneinander angeordnet sind. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße
Vorrichtung in Gebäuden nachrüstbar, die nicht über ein zentrales Lüftungssystem verfügen.
Ausführungsbeispiele
[0040] Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren
dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1:
- eine dreidimensionale Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- Fig. 2:
- ein schematischer Vertikalschnitt durch die Vorrichtung gemäß Figur 1,
- Fig. 3:
- ein schematischer Vertikalschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung,
- Fig. 4:
- eine dreidimensionale Ansicht eines Raumes mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen aus
Figur 1.
[0041] Gleiche Bauteile verschiedener Ausführungsbeispiele werden mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet.
[0042] In den Figuren 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung
1 zur Belüftung und Temperierung eines Raumes 2 in einem Gebäude gezeigt, wobei in
der Figur 1 der Übersicht halber auf die Darstellung einer Gebäudedecke 3 verzichtet
wurde. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Trägerplatte 4, die im vorliegenden Beispiel
von einem Deckensegel 5 gebildet wird. Die Trägerplatte 4 weist eine Länge 6 und eine
Breite 7 auf, wobei die Trägerplatte 4 an allen vier Seiten eine Aufkantung 8 mit
einer Höhe 9 besitzt. Ein lichter Abstand zwischen Gebäudedecke 3 und Trägerplatte
4 beträgt etwa 200 mm.
[0043] Auf der Trägerplatte 4 ist ein Luftverteilkasten 10 aufgesetzt, der über eine entsprechende
Zuluftleitung 11 mit einem nicht in den Figuren gezeigten zentralen Lüftungssystem
des Gebäudes verbunden ist und mit Primärluft versorgt wird. Die Primärluft, die mit
einem Pfeil 12 symbolisiert ist, verlässt den Luftverteilkasten 10 über einen ersten
Luftaustrittsquerschnitt 13 als erster Luftvolumenstrom, der mit Pfeilen 14 symbolisiert
ist, in einen zwischen der Gebäudedecke 3 und der Trägerplatte 4 befindlichen Deckenzwischenraum
15. Dabei wird in der Figur 2 deutlich, dass die Primärluft, Pfeil 12, innerhalb des
Luftverteilkastens 10 um 180 Grad umgelenkt wird; der Eintritt der Primärluft in den
Luftverteilkasten 10 somit von der gleichen Seite her erfolgt, wie der Austritt der
Primärluft in den Deckenzwischenraum 15.
[0044] Der erste Luftaustrittsquerschnitt 13 wird von einzelnen Luftaustrittsquerschnitten
einer Reihe von Düsen 16 gebildet, die am Luftverteilkasten 10 angeordnet sind. Die
Düsen 16 sind in der Figur 1 gut erkennbar. In der Figur 2 ist lediglich eine Düse
16 der Düsenreihe erkennbar, da diese bei dem in der Figur 2 gezeigten Vertikalschnitt
hintereinander angeordnet sind. Der Luftverteilkasten 10 besitzt eine etwas geringere
Breite 18 als die Trägerplatte 4, so dass er zwischen den Aufkantungen 8 der Trägerplatte
4 Platz findet. Die Primärluft verlässt die Düsen 16 als erster Luftvolumenstrom,
wobei sich die einzelnen Düsenstrahlen einige Zentimeter stromabwärts der Düsen 16
aufweiten und zu einem Luftvolumenstrom verschmelzen. Ab diesem Bereich weist der
erste Luftvolumenstrom im Querschnitt die Form eines Rechtecks auf, wobei eine Länge
des Rechtecks etwa der Breite 18 des Luftverteilkastens 10 entspricht. Im vorliegenden
Fall entspricht die Höhe des ersten Luftvolumenstroms ca. einer lichten Höhe eines
weiter unten beschriebenen Tragelements 22, wobei die lichte Höhe im vorliegenden
Fall ca. 20 cm beträgt. Diese Höhe ist vorteilhaft, da somit ein möglichst großer
Anteil des ersten Luftvolumenstroms erfasst werden kann, wobei gleichzeitig eine deckennahe
Montage möglich ist.
[0045] In der Figur 1 ist gut zu erkennen, dass der erste Luftvolumenstrom (Pfeil 14) in
eine Längsrichtung 19 der Trägerplatte 4 strömt, so dass eine Strömungsrichtung 20
des ersten Luftvolumenstroms (Pfeil 14) parallel zu der Längsrichtung 19 der Trägerplatte
4 verläuft. Beabstandet zu dem Luftverteilkasten 10, in Längsrichtung 19 der Trägerplatte
4 mit einem Abstand 35 von 800 mm positioniert, befindet sich eine Entkeimungseinrichtung
21, mittels der zumindest ein Teil eines aus dem ersten Luftvolumenstrom und aus induzierter
Raumluft (die von den Seiten in den besagten Deckenzwischenraum einströmt) gebildeten
Mischluftvolumenstroms mittels UV-C-Strahlung entkeimbar ist. Der Abstand 35 wird
zwischen dem ersten Luftaustrittsquerschnitt 13 und einem Eintrittsquerschnitt 36
der Entkeimungseinrichtung 21 gemessen.
[0046] Die Entkeimungseinrichtung 21 besitzt ein Tragelement 22 für eine UV-C-Strahlungsquelle
23, die im vorliegenden Beispiel von einer Reihe von LED-Leuchten gebildet wird. Die
Wellenlänge des emittierten UV-C-Lichts beträgt 260 nm. Das Tragelement 22 wird von
einem Blech gebildet, dessen Breite in etwa der Breite 7 der Trägerplatte 4 entspricht
und somit langgestreckt ausgebildet ist. Demnach erstreckt sich das Tragelement 22
quer zu der Strömungsrichtung 20 des ersten Luftvolumenstroms. An beiden Enden des
Tragelements 22 ist jeweils ein Stützelement 24 angeordnet, das im vorliegenden Fall
nach Art einer Umkantung ausgebildet ist beziehungsweise wie Seitenbleche. Somit ergibt
sich insgesamt eine Art Brücke als Tragsystem für die UV-C-Strahlungsquelle 23, so
dass zwischen dem Tragelement 22 und der Trägerplatte 4 ein Freiraum entsprechend
eines lichten Abstands 25 zwischen einer Abstrahloberfläche der UV-C-Strahlungsquelle
und der Trägerplatte 4 ergibt, durch den der Mischluftvolumenstrom strömen kann, wobei
er von der UV-C-Strahlung durchdrungen und entkeimt wird. Die UV-C-Strahlung ist in
der Figur 1 mit Pfeilen 26 symbolisiert. Der lichte Abstand 25 zwischen der Abstrahloberfläche
der UV-C-Strahlungsquelle und der Trägerplatte 4 beträgt 17 cm, kann jedoch abhängig
vom Anwendungsfall zwischen 10 cm und 25 cm variieren.
[0047] In der Figur 1 ist erkennbar, dass der mittels der Düsen 16 eingebrachte erste Luftvolumenstrom
(Pfeil 14) Raumluft induziert, so dass diese mit der Strömung des ersten Luftvolumenstroms
mitgerissen und ebenfalls von der UV-C-Strahlung erfasst und entkeimt wird. Die Raumluft
ist in der Figur 1 mit den Pfeilen 34 symbolisiert.
[0048] Die Vorrichtung 1 gemäß den Figuren 1 und 2 kann optional eine Wärmeaustauschereinrichtung
27 umfassen, die zur beispielhaften Darstellung in der Figur 2 eingezeichnet ist.
Die Wärmetauschereinrichtung 27 besitzt Rohrleitungen 28, die thermisch gekoppelt
auf der Trägerplatte 4 verlaufen und von einem flüssigen Wärmeträgermedium, vorzugsweise
Wasser, durchströmbar sind.
[0049] In der Figur 2 ist zu erkennen, dass der Luftverteilasten 10 der Vorrichtung 1 einen
zweiten Luftaustrittsquerschnitt 29 besitzt, über den ein zweiter Luftvolumenstrom
so abgegeben wird, dass er sich, nachdem er die Trägerplatte 4 durchdrungen hat, von
unten an die Trägerplatte 4 schmiegt und parallel zu der Trägerplatte 4 strömt. Der
zweite Luftvolumenstrom ist in der Figur 2 mit einem Pfeil 30 veranschaulicht. Die
Trägerplatte 4 ist mit einer Vielzahl von nicht in den Figuren zu erkennenden Perforationen
versehen, die im Bereich des Luftverteilkastens 10 den zweiten Luftaustrittsquerschnitt
29 bilden. Innerhalb des Luftverteilkastens 10 kann sich ein Leitblech 31 befinden,
mittels dem dem zweiten Luftvolumenstrom die gewünschte Richtung - nämlich annähernd
horizontal - aufgeprägt wird. Das Leitblech 31 ist so vorgesehen, dass es seinen Abstand
zu der Trägerplatte 4 in Strömungsrichtung des zweiten Luftvolumenstroms betrachtet
bis auf Null verringert. Es versteht sich, dass das Leitblech 31 eine Breite aufweist,
die der Breite 18 des Luftverteilkastens 10 entspricht.
[0050] Beispielhaft seien die mit der Vorrichtung 1 realisierbaren Volumenströme genannt.
Ein Primärluftvolumenstrom von z.B. 100 m
3/h wird auf einen die Düsen verlassenden ersten Luftvolumenstrom von 25 m
3/h und einen die Trägerplatte nach unten durchdringenden zweiten Luftvolumenstrom
von 75 m
3/h aufgeteilt. Der erste Luftvolumenstrom von 25 m
3/h induziert Raumluft (Sekundärluft) von 225 m
3/h, woraus sich ein die Entkeimungseinrichtung durchströmender Mischluftvolumenstrom
von 25 m
3/h + 225 m
3/h = 250 m
3/h ergibt.
[0051] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel durchdringt der zweite Luftvolumenstrom die Trägerplatte
4. Es ist jedoch alternativ auch denkbar, dass der zweite Luftaustrittsquerschnitt
anders ausgebildet ist und beispielsweise so angeordnet ist, dass der zweite Luftvolumenstrom
bereits unterhalb der Trägerplatte 4 ausströmt.
[0052] In der Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
1 gezeigt, die im Unterschied zu der Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 nicht an ein zentrales
Lüftungssystem angeschlossen ist. Der prinzipielle Aufbau eines Deckensegels 5 mit
Trägerplatte 4, Entkeimungseinrichtung 21 und optionaler Wärmetauschereinrichtung
27 stimmt mit dem Aufbau der Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 überein.
[0053] Die Vorrichtung 1 besitzt ein Umluftgebläse 32 in Form von mehreren in Querrichtung
der Trägerplatte 4 nebeneinander befindlichen Ventilatoren, mit denen Umluft beziehungsweise
Raumluft 34, angesaugt und abgegeben wird. Vor dem Umluftgebläse 32 ist ein in Querrichtung
der Trägerplatte 4 langgestrecktes Leitblech 33 angeordnet, das einen Luftaustrittsquerschnitt
des Umluftgebläses in einen oberhalb des Leitblechs 33 befindlichen ersten Luftaustrittsquerschnitt
13 und einen unterhalb des Leitblechs 33 befindlichen zweiten Luftaustrittsquerschnitt
29 unterteilt. Die Umluft, die das Umluftgebläse über den ersten Luftaustrittsquerschnitt
13, also oberhalb des Leitblechs 33, verlässt, bildet den ersten Luftvolumenstrom
(Pfeil 14), der im Deckenzwischenraum 15 zwischen der Gebäudedecke 3 und der Trägerplatte
4 strömt und über die Entkeimungseinrichtung 21 entkeimt wird. Auch dieser erste Luftvolumenstrom
besitzt im Querschnitt die Form eines Rechtecks beziehungsweise eines Trapezes.
[0054] Die Umluft, die unterhalb des Leitblechs 33 strömt und von diesem geführt wird, bildet
den zweiten Luftvolumenstrom (Pfeil 30), der unter die Trägerplatte 4 gelangt und
sich von unten an diese anschmiegt und parallel zu ihr strömt.
[0055] Das Umluftgebläse 32 ist auf der Trägerplatte 4 platziert, wobei die Trägerplatte
4 insgesamt mit einer Vielzahl von nicht in der Figur erkennbaren Perforationen versehen
ist (Lochblech). Über die Perforationen kann der zweite Luftvolumenstrom (Pfeil 30)
unter die Trägerplatte 4 gelangen.
[0056] Schließlich zeigt die Figur 4 den Raum 2, der mit mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen
1 nach Art von Deckensegeln ausgestattet ist. Zwei der drei Vorrichtungen 1, die beiden
äußern, sind erfindungsgemäß mit einer Entkeimungseinrichtung versehen und an ein
zentrales Zuluftsystem angeschlossen und sind analog zu den in den Figuren 1 und 2
gezeigten Vorrichtungen 1 aufgebaut. Die mittige Vorrichtung 1 hingegen ist als Vorrichtung
(Deckensegel) mit statischer Kühl-/Heiz-Funktion und ohne aktive Luftführung und auch
ohne Entkeimungseinrichtung ausgestaltet. Aufgrund der großen Mischluftvolumenströme
bei den beiden äußeren Vorrichtungen 1, ist eine Entkeimungsfunktion bei dem mittleren
Deckensegel verzichtbar.
Bezugszeichenliste
[0057]
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Raum
- 3
- Gebäudedecke
- 4
- Trägerplatte
- 5
- Deckensegel
- 6
- Länge
- 7
- Breite
- 8
- Aufkantung
- 9
- Höhe
- 10
- Luftverteilkasten
- 11
- Zuluftleitung
- 12
- Pfeil
- 13
- Erster Luftaustrittsquerschnitt
- 14
- Pfeil (Erster Luftvolumenstrom)
- 15
- Deckenzwischenraum
- 16
- Düse
- 17
- Gehäuse
- 18
- Breite Luftverteilkasten
- 19
- Längsrichtung Trägerplatte
- 20
- Strömungsrichtung erster Luftvolumenstrom
- 21
- Entkeimungseinrichtung
- 22
- Tragelement
- 23
- UV-C-Strahlungsquelle
- 24
- Stützelement
- 25
- Lichter Abstand
- 26
- Pfeil
- 27
- Wärmeaustauschereinrichtung
- 28
- Rohrleitungen
- 29
- Zweiter Luftaustrittsquerschnitt
- 30
- Pfeil (zweiter Luftvolumenstrom)
- 31
- Leitblech
- 32
- Umluftgebläse
- 33
- Leitblech
- 34
- Pfeil (Raumluft)
- 35
- Abstand
- 36
- Eintrittsquerschnitt
1. Vorrichtung (1) zur Belüftung und Temperierung eines Raumes (2) in einem Gebäude mit
mindestens einer Gebäudedecke (3), die Vorrichtung (1) umfassend
- eine Trägerplatte (4),
- mindestens einen ersten Luftaustrittsquerschnitt (13), der oberhalb der Trägerplatte
(4) angeordnet ist und mit dem ein erster Luftvolumenstrom durch einen zwischen der
Gebäudedecke (3) und der Trägerplatte (4) angeordneten Deckenzwischenraum (15) führbar
ist, und
- mindestens einen zweiten Luftaustrittsquerschnitt (29), aus dem ein zweiter Luftvolumenstrom
so abgebbar ist, dass er unterhalb der Trägerplatte (4) ungefähr parallel zur Trägerplatte
(4) führbar ist,
gekennzeichnet durch eine Entkeimungseinrichtung (21), mittels der zumindest ein Teil des ersten Luftvolumenstroms
mittels UV-C-Strahlung entkeimbar ist, wobei zumindest der Teil des ersten Luftvolumenstroms
zwischen einem Tragelement (22) für mindestens eine UV-C-Strahlungsquelle (23) und
der Trägerplatte (4) oder der Gebäudedecke (3) leitbar und dort entkeimbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (22) lang gestreckt und quer zu einer Strömungsrichtung (20) des
oberhalb der Trägerplatte (4) führbaren ersten Luftvolumenstroms ausgerichtet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine mit der Trägerplatte (4) thermisch gekoppelte und von einem flüssigen Wärmeträgermedium
durchströmbare Wärmeaustauschereinrichtung (27).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Tragelement (22) mittels mindestens eines Stützelements (24)
auf der Trägerplatte (4) und/oder der Wärmeaustauschereinrichtung (27) abstützbar
ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-C-Strahlungsquelle (23) mindestens eine UV-C-Diode aufweist, mittels derer
UV-C-Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 230 nm und 300 nm, vorzugsweise
zwischen 250 nm und 280 nm, abgebbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Luftvolumenstrom die Trägerplatte (4) durchdringt, vorzugsweise durch
eine Perforation in der Trägerplatte (4).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (4) eine perforierte Metallplatte, insbesondere ein Lochblech, ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschereinrichtung (27) mindestens einen Rohrabschnitt aufweist, der
in Mäanderform oder in Harfenform angeordnet ist, wobei vorzugsweise ein Querschnitt
des mindestens einen Rohrabschnitts abgeflacht, insbesondere oval, ausgebildet ist
und weiter vorzugsweise eine abgeflachte Seite des mindestens einen Rohrabschnitts
über ein die Wärmeleitung in die Trägerplatte (4) begünstigendes Koppelmittel mit
der Trägerplatte (4) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der oberhalb der Trägerplatte (4) angeordnete erste Luftaustrittsquerschnitt (13)
von einer Mehrzahl von Düsen (16) gebildet ist und/oder dass der zweite Luftaustrittsquerschnitt
(29) von Perforationen in der Trägerplatte (4) gebildet ist, wobei vorzugsweise oberhalb
des zweiten Luftaustrittsquerschnitts (29) ein Luftleitblech (31,33) angeordnet ist,
dessen Abstand zur Trägerplatte (4) in Strömungsrichtung abnimmt, vorzugsweise bis
auf null.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der oberhalb der Trägerplatte (4) angeordnete erste Luftaustrittsquerschnitt (13)
mittels Primärluft beaufschlagbar ist und dass mittels der aus dem ersten Luftaustrittsquerschnitt
(13) austretenden Primärluft Sekundärluft induzierbar ist und ein aus der Primärluft
und der Sekundärluft gebildeter Mischvolumenstrom in der Entkeimungseinrichtung (21)
entkeimbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der oberhalb der Trägerplatte (4) angeordnete erste Luftaustrittsquerschnitt (13)
mit Umluft beaufschlagbar ist, die mittels eines Umluftgebläses (32) förderbar ist,
wobei vorzugsweise mittels der aus dem ersten Luftaustrittsquerschnitt (13) austretenden
Umluft Sekundärluft induzierbar ist und ein aus der Umluft und der Sekundärluft gebildeter
Mischluftvolumenstrom mittels der Entkeimungseinrichtung (21) entkeimbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (35) zwischen dem ersten Luftaustrittsquerschnitt (13) und einem Eintrittsquerschnitt
(36) der Entkeimungseinrichtung (21) zwischen 300 mm und 1500 mm, vorzugsweise zwischen
400 mm und 1200 mm, weiter vorzugsweise zwischen 500 mm und 1000 mm, beträgt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsquerschnitt des ersten Luftvolumenstroms die Form eines Rechtecks besitzt,
wobei eine Länge des Rechtecks mindestens das 3-4 fache einer Höhe des Rechtecks beträgt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftverteilkasten (10) an einem Ende der Trägerplatte (4) angeordnet ist, die
über eine gesamte Länge von dem ersten Luftvolumenstrom überströmbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) an ein zentrales Lüftungssystem angeschlossen ist oder ein Umluftgebläse
(32) für einen Umluftbetrieb besitzt.