CH692061A5 - Be- und Entlüftungsvorrichtung zur Zu- und Abfuhr von Luft in einem Gebäude. - Google Patents

Description

  



  Die Erfindung betrifft eine Be- und Entlüftungsvorrichtung zur Zu- und Abfuhr von Luft in einem Gebäude sowie ein Gebäude mit einer solchen Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. 



  Vorrichtungen dieser Art sind zum Beispiel aus EP-A-533 629 und DE-A-3 310 569 bekannt. Sie umfassen in der Regel zwei konzentrische Rohre, wobei das innere Rohr einen Kanal für die Abluft und der Zwischenraum zwischen den Rohren einen Kanal für die Zuluft bildet. Die Vorrichtungen dienen zur Ableitung verbrauchter Luft aus Wohn- und Arbeitsräumen, Küchen, \fen usw. und zur Zufuhr frischer Luft. Dabei steht die aufsteigende Abluft in Wärmekontakt mit der Zuluft, sodass ein Wärmeaustausch stattfinden kann. 



  Herstellung, Installation und Wartung bekannter Vorrichtungen dieser Art sind jedoch recht aufwändig. Insbesondere die gegenseitige Ausrichtung der konzentrischen Rohre, die Installation von Abgriffen und die Reinigung der Kanäle ist relativ schwierig. Ausserdem ist der Wärmetausch-Wirkungsgrad solcher Anlagen bei sich üblicherweise ergebenden Rohrlängen nicht sonderlich hoch. Ferner treten häufig Vermischungsprobleme auf, sei es zwischen Abluft und Zuluft oder auch, bei zusammengefassten Installationen, zwischen den einzelnen Luftabnehmern. 



  Es stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die diese Nachteile mindestens teilweise vermeidet. Insbesondere soll die Vorrichtung einfach herzustellen und zu warten sein und dennoch einen guten Wärmetausch-Wirkungsgrad aufweisen. 



  Diese Aufgabe wird vom Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche erfüllt. 



  Die Verwendung eines extrudierten Profils mit wärmeaustauschenden Rippen bzw. Wänden zur mindestens teilweisen Bildung der Kanäle vereinfacht die Herstellung und Installation, da Kanäle mit praktisch beliebigem Querschnitt und jeder gewünschten Rippengeometrie in einem Arbeitsgang gebildet werden können. Gleichzeitig wird ein guter Wärmeübertrag zwischen den Kanälen erreicht. Ferner ist bei einem extrudierten Profil sichergestellt, dass der Querschnitt der Kanäle entlang des Profils konstant ist, was den Luftwiderstand verringert und die Reinigung vereinfacht. Vorzugsweise besteht das Profil aus einem extrudierbaren Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung. 



  Ein besonders guter Wirkungsgrad wird mit Profilen erreicht, bei denen die Zu- und Abluftbereiche konzentrisch liegen und die wärmetauschenden Rippen kurz gewählt werden können. Dies ist insbesondere bei einem rechteckigen, nicht quadratischen Querschnitt der Fall, wobei der bzw. die Kanäle für die Abluft in einem inneren Bereich und der bzw. die Kanäle für die Zuluft in einem äusseren Bereich angeordnet werden können. 



  Vorzugsweise sollten die Abgriffe für die Zu- bzw. Abluft nur an den Enden der Vorrichtung angeordnet werden, nicht jedoch zwischen den Enden. Dadurch entfallen schwierig zu dichtende Zwischenabgriffe. Die Gefahr der Luftvermischung sowohl zwischen Zuluft und Abluft desselben Verbrauchers, wie auch zwischen verschiedenen Verbrauchern wird verringert. Ausserdem wird die Reinigung vereinfacht. Zudem wird die Steuerung der Luftmengen einfacher. Unerwünschte Schallübertragungen werden reduziert. 



  In einem Gebäude mit mehreren Wohnungen ist vorzugsweise jede Wohnung mit mindestens einer eigenen Be- und Entlüftungsvorrichtung ausgerüstet. Damit können die Lufthaushalte der einzelnen Wohnungen entkoppelt werden. 



  Weitere Vorteile und Anwendungen der Vorrichtung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einer Ausführung anhand der Figuren. Dabei zeigen: 
 
   Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Be- und Entlüftungsvorrichtung, 
   Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1, 
   Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Profilelement der Vorrichtung, 
   Fig. 4 eine Schrägansicht des Profilelements nach Fig. 3, 
   Fig. 5 einen Längsschnitt im Bereich eines Kupplungsstücks, 
   Fig. 6 einen Schnitt entlang Linie VI-VI von Fig. 5, und 
   Fig. 7 einen schematischen Schnitt durch ein Gebäude mit mehreren Be- und Entlüftungsvorrichtungen. 
 



  Der Grundaufbau einer erfindungsgemässen Be- und Entlüftungsvorrichtung 1 ist in den Fig. 1 und 2 illustriert. Die hier gezeigte Vorrichtung erstreckt sich in der Art eines Kamins vom Dach eines Gebäudes bis in einen zu entlüftenden Bereich 2. Sie setzt sich aus mehreren Profilelementen 3 zusammen, die untereinander mit Manschetten 4, 5 verbunden sind. Am oberen Ende befindet sich ein erster Abschluss bzw. Abgriff 6, am unteren Ende ein zweiter Abschluss bzw. Abgriff 7. Im Schnitt nach Fig. 2 sind die Profilelemente mit dicken Linien dargestellt. 



  Jedes Profilelement 3 besteht aus einem extrudierten Profil aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit einer über seine Länge konstant bleibenden Querschnittform und bildet, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, Kanäle 11, 12 für die Zu- und Abluft. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Profil ist der Zuluftbereich abge längt. Dies erlaubt, wie weiter unten beschrieben, eine einfache Entflechtung von Zu- und Abluft. 



  Die Kanäle 11 für die Zuluft sind im Wesentlichen rechteckig und erstrecken sich entlang der Aussenwand 13 des Profils. Sie sind voneinander durch Rippen 14 getrennt. Der (in Fig. 3 schraffierte) Kanal 12 für die Abluft befindet sich im Zentrum des Profils. Zur Verbesserung des Wärmeaustausches ragen mehrere Rippen 16 in den Abluftkanal 12. Diese Rippen finden ihre Fortsetzung auf der Zuluftseite in den Rippen 14. Auch die Aussenwand 13 beteiligt sich so an der Wärmeübertragung, ebenso natürlich die Trennwand 18 zwischen dem Abluftkanal 12 und den Zuluftkanälen 11. 



  Die Rippen und Wände 14, 16 verlaufen parallel zur Längsachse des Profilelements 3. 



  Die Geometrie des Profils 3, die Zahl und Grösse der Kanäle 11, 12 und die genaue Anordnung und Dicke der Rippen 14, 16 ist dem zu erwartenden Luftumsatz und der gewünschten Tauschleistung anzupassen. Typische Masse betragen z.B. 150 mm für die Breite A und 300 mm für B (also etwa 30 x 30 mm für die einzelnen Kanäle 11). Ein solches Profil besitzt einen theoretischen Wirkungsgrad von etwa 87% bei einer Profillänge von 13,2 m, einer Transportrate von je 69 m<3>/h für Zu- und Abluft. Der Wirkungsgrad ist dabei das Verhältnis zwischen der effektiv an die Zuluft abgegebenen Wärmeleistung und der Leistung, die benötigt wird, um die Zuluft auf die Anfangstemperatur der Abluft aufzuheizen. 



  Der hohe Wirkungsgrad der Vorrichtung ist darauf zurückzuführen, dass durch die einstückig miteinander verbundenen, durchlaufenden Rippen 14, 16 und deren einstückiger Verbindung mit den Wänden 13, 18 ein guter Wärmekontakt zwischen den Kanälen 11 und 12 entsteht. 



  Für kürzere Profile nimmt der theoretische Wirkungsgrad bei unveränderten übrigen Parametern ab. Er beträgt z.B. 78% bei einer Länge von 7,2 Metern. Bei noch kürzeren Profilen kann insbesondere die Breite B bei gleich bleibendem Rippenabstand grösser gewählt oder mehrere, parallel geführte Profilelemente 3 verwendet werden. So haben z.B. zwei parallele, je 4,2 m lange Rohrprofile nach Fig. 3 bei den oben erwähnten Betriebsparametern einen Wirkungsgrad von 77,5%, da die Luftgeschwindigkeit in jedem Rohr halbiert werden kann. 



  Die Länge des Rohrs kann vergrössert werden, indem (wie in Fig. 1 und 2 gezeigt) mehrere Profilelemente 3 stirnseitig aneinander gefügt werden. Eine entsprechende Verbindungsstelle wird in den Fig. 5 und 6 gezeigt. An dieser Verbindungsstelle wurde in jedem Profilelement eine Nut 17 ausgefräst, die sich entlang der Aussenwand 18 des Abluftkanals 12 erstreckt. Ferner wurde die Aussenwand 13 des oberen Profilelements in einem Endbereich 19 entfernt. In die Nut 17 ist eine innere Manschette 5 eingelegt, welche mit Dichtungsringen 20 und einer Abdichtmasse 21 den inneren Kanal 12 abdichtet. Da die Manschette 5 radial und in Längsrichtung von der Nut 17 geführt ist, kann sie relativ dünn ausgeführt werden, ohne dass die Dichtigkeit der Verbindung beeinträchtigt wird.

   Die Verwendung einer dünnen Manschette 5 hat den Vorteil, dass der Querschnitt der Zuluftkanäle 11 nicht stark reduziert und eine allfällige Reinigung der Zuluftkanäle nicht behindert wird. 



  Die Zuluftkanäle 11 werden nach aussen durch die äussere Manschette 4 abgedichtet. Diese ist mittels einer Abdichtmasse 21 mit der Aussenwand 13 verbunden und mit Schrauben 22 festgespannt. 



  Bei der Montage der Verbindung nach Fig. 5 bzw. 6 wird zuerst die innere Manschette 5 zusammen mit dem unteren Dichtungsring 20 in die Nut 17 eingelegt, dann der untere Teil der Abdichtmasse 21 eingebracht. Danach wird das obere Profilsegment mit dem oberen Dichtungsring in die Manschette 5 eingeführt. Sodann kann durch die \ffnung 19 der obere Teil der Abdichtmasse 21 eingebracht werden. Schliesslich wird die äussere Manschette 4 montiert. 



  Wie aus Fig. 1, 2 und 4 ersichtlich, ist am oberen Ende der Vorrichtung das Profil 3 abgelängt, d.h. die Zuluftkanäle wurden in einem Endbereich abgefräst. Auf das Profilende ist ein Abschluss 6 aufgesetzt. Er dient der Entflechtung von Abluft und Zuluft und schützt die Eintrittsöffnungen 23 der Zuluft vor Regen usw. Auf der Austrittsöffnung 24 der Abluft sitzt ein abkippbarer Schutzkopf 25 mit einem (nicht gezeigten) Ventilator. 



  Am unteren Ende ist das unterste Profil 3 ebenfalls abgelängt. Die Austrittsöffnung der Zuluft mündet in einem seitlichen Abgriff 26, die Eintrittsöffnung 27 der Abluft im Abschluss 7. Der Abschluss 7 ist mit einer verschliessbaren Serviceöffnung 28, einem Abfluss 29 und einem Ansaugrohr 30 für die Abluft versehen. 



  Fig. 7 zeigt ein Gebäude 31 mit mehreren erfindungsgemässen Ab- und Zuluftkaminen 1a-1e. Wie hier gezeigt wird, erstreckt sich jeder Kamin vom Dach in eine der Wohnungen 32a-32d. Für die oberste(n) Wohnung(en) können auch zwei Kamine 1d und 1e vorgesehen sein, um den Wirkungsgrad des Wärmeaustausches zu erhöhen. 



  Da jede Wohnung 32a-32d ihren eigenen Kamin hat, kann der Lufthaushalt der einzelnen Wohnungen unabhängig voneinander geregelt werden. Da ausserdem jeder Kamin nur endseitige Abgriffe besitzt, wird, wie eingangs beschrieben, eine unerwünschte Luftdurchmischung vermieden, der Aufbau vereinfacht und die Schallübertragung reduziert. 



  Im Betrieb der Vorrichtung kann insbesondere der Abluftkanal 12 verschmutzen, sodass eine Reinigung notwendig wird. Hierzu wird der Kopf 25 des Kamins abgekippt und der Kanal 12 mit einer seinem Querschnitt angepassten, im Profil geführten Bürste durchstossen. Da sich der Querschnitt des Kanals 12 über die ganze Rohrlänge nicht ändert und da keine seitlichen Abgriffe vorgesehen sind, ist dies sehr einfach. Um den Arbeitsaufwand zu reduzieren, ist die Zahl der Abluftkanäle im Profil möglichst klein zu halten. Im vorliegenden Fall erstrecken sich deshalb die Rippen 16 nicht quer durch den ganzen Kanal 12, sondern ragen lediglich in diesen hinein. 



  An Stelle einer Bürste kann auch eine im Profil geführte Hochdruck-Wasserdüse zur Reinigung der Kanäle verwendet werden. Hierbei ist es wichtig, dass die Manschetten 5 den Kanal 12 wasserfest abdichten. 



  Die Gestaltung des in Fig. 3 gezeigten Querschnitts des Profils kann in weiten Bereichen variiert werden. So kann z.B. der Kanal 12 in mehrere Fächer bzw. Kanäle unterteilt werden. Zur Vereinfachung der Reinigung sollte die Zahl der Abluftkanäle jedoch nicht zu gross sein. 



  Mindestens ein Teil der Rippen 14 kann verkürzt werden, sodass benachbarte Zuluftkanäle miteinander verbunden werden. Der Querschnitt des Profils braucht nicht rechteckig zu sein. Es sind z.B. auch runde oder ovale Formen denkbar. Die Zu- und Abluftbereiche müssen nicht unbedingt konzentrisch zueinander liegen, sie können z.B. auch nebeneinander liegend angeordnet werden, wobei sich durch die gemeinsame Trennwand Wärmetauscherrippen erstrecken. 



  Vorzugsweise sollten die Kanäle für Ab- und Zuluft etwa die gleiche Gesamtquerschnittfläche haben, sodass die Luftgeschwindigkeiten der Ab- und Zuluft vergleichbar sind. Die von den Rippen und von den mit den Rippen verbundenen Wänden gebildeten wärmetauschenden Flächen sollten im Zu- und Abluftbereich etwa gleich gross sein. 



  Ferner sollten die Ab- und Zuluftbereiche an den Endpunkten des Profils einfach entflechtbar sein. Hierzu kann der Querschnitt so gewählt werden, dass das Profil in seinen Endbereichen möglichst einfach abgelängt werden kann, d.h. dass z.B. die die Zuluftkanäle bildenden Teile des Profils abgefräst werden können, wie dies in Fig. 2 und 4 illustriert ist. Hierzu sollte bei einer konzentrischen Anordnung der Kanäle, wie in Fig. 3, die Aussenwand 18 des inneren Kanalbereichs möglichst glatte Flächen bilden. Im Beispiel nach Fig. 3 wird dies dadurch erreicht, dass die Aussenwand 18 einen rechteckigen Aussenquerschnitt mit geraden Seitenkanten besitzt. 



  Ferner sollte der Aussenquerschnitt der Profile eine möglichst Platz sparende Anordnung erlauben und deshalb vorzugsweise rechteckig sein. Dies vereinfacht auch die Isolation der Profile. 



  Zur Vergrösserung der tauschenden Oberflächen sollten wärmetauschende Rippen quer zu den Trennwänden 18 verlaufen. Die Rippen sollten durchlaufend sein, d.h. jede Rippe im Zuluftbereich sollte sich durch die Trennwand hindurch direkt in einer Rippe im Abluftbereich fortsetzen, sodass der Wärmefluss nicht behindert wird. Ferner sollte die Wandstärke der Rippen entsprechend dem geforderten Wärmetransport variieren, d.h. die Rippen sollten dort dick sein, wo ein grosser Wärmefluss zu erwarten ist. Damit wird ein Wärmestau verhindert. 



  In den obigen Beispielen wird die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erwärmen von Zuluft verwendet. Selbstverständlich kann sie jedoch auch zum Kühlen der Zuluft eingesetzt werden, wenn die Temperatur ausserhalb des Gebäudes höher als im Gebäudeinnern ist. 



  In der Ausführung nach Fig. 7 erstrecken sich die Kamine vertikal vom Wohn- zum Dachbereich des Gebäudes. Insbesondere bei tiefen Gebäuden können sie aber auch horizontal von den Wohnbereichen zur Aussenwand geführt werden.

Claims (13)

1. Be- und Entlüftungsvorrichtung zur Zu- und Abfuhr von Luft in einem Gebäude, welche eine Leitung mit mindestens je einem Kanal (11, 12) zur gegenläufigen Führung von Zu- und Abluft bildet, wobei die Kanäle (11, 12) in Wärmetauschkontakt zueinander sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (11, 12) mindestens teilweise durch mindestens ein extrudiertes Profilelement (3) gebildet sind, wobei das Profilelement (3) eine Vielzahl von Rippen und Wänden (13, 14, 16, 18) aufweist, welche entlang einer Längsrichtung des Profilelements (3) verlaufen.

2. Be- und Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung besteht.

3.

Be- und Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen und Wände (13, 14, 16, 18) mindestens einen Teil der Seitenwände (13, 14, 18) der Kanäle (11, 12) bilden.

4. Be- und Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilelement (3) eine Vielzahl von Kanälen (11) für die Zuluft und mindestens einen Kanal (12) für die Abluft bildet.

5. Be- und Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilelement (3) einen rechteckigen, nicht quadratischen Querschnitt hat, und dass in einem inneren Bereich des Profilelements (3) der Kanal bzw. die Kanäle (12) für die Abluft und in einem äusseren Bereich des Profilele ments (3) eine Vielzahl von Kanälen (11) für die Zuluft angeordnet sind.

6.

Be- und Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Profilelemente (3) aufweist, wobei die Profilelemente endseitig aneinander anschliessen.

7. Be- und Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Abgriffe (6, 7, 23, 25, 26, 30) zur Zu- bzw. Ableitung der Luft in die Kanäle (11, 12) aufweist, wobei alle Abgriffe in Endbereichen der Vorrichtung angeordnet sind und dass keine weiteren Abgriffe zwischen den Endbereichen angeordnet sind.

8. Be- und Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl der Rippen Abluft-Wärmetauschrippen (16) im mindestens einen Kanal (12) für die Abluft bilden.

9.

Be- und Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl der Rippen Zuluft-Wärmetauschrippen (14) mindestens einen Kanal (11) für die Zuluft bilden und dass sich die Zuluft-Wärmetauschrippen (14) durch eine Trennwand (18) hindurch in die Abluft-Wärmetauschrippen (14) fortsetzen.

10. Be- und Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere parallele Profilelemente (3) aufweist, von denen jedes mindestens einen Kanal (11) für die Zufuhr und mindestens einen Kanal (12) für die Abfuhr von Luft bildet.

11.

Be- und Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens an einem Ende der Profilelemente ein Abschluss (6, 7) zur Entflechtung von Zuluft und Abluft angeordnet ist, und dass die Kanäle (11, 12) für Zuluft und Abluft im Bereich des Abschlusses (6, 7) unterschiedlich abgelängt sind.

12. Gebäude mit mindestens einer Be- und Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Be- und Entlüftungsvorrichtung ohne Zwischenabgriffe von einem Aussenbereich des Gebäudes in einen zu belüftenden Bereich erstreckt.

13. Gebäude nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zu belüftende Bereich in mehrere Wohnungen aufgeteilt ist, wobei pro Wohnung mindestens eine besagte Be- und Entlüftungsvorrichtung vorhanden ist.