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Lüftungsklappe Die Erfindung betrifft eine Lüftungsklappe für Häuser,
insbesondere Gewächshauser und Hallenbauten, die zwecks Verbesserung der Heizung,
Lüftung und Klimatisierung in diesen Häusern eingebaut ist.
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Bei jeder Klimatisierung wird angestrebt, den Luftzustand im ganzen
genutzten Bereich des Raumes gleich und den úufwand dafür gering zu halten. Das
wird vor allem durch gute Isolierung aller Begrenzungsflächen mit Hilfe von Wärmedämm-und
Dampf Sperrschichten erreicht. Fenster haben geringe Isolierwirkung gegen Warme
infolge großer Wärmeableitung durch das Glas und Undichtheiten'an den Rahmen ; die
Lichtdurchlässigkeit des Glases hat zur Folge, daß Sonnenlicht in den Raum hineingelangen
kann und sich dort in fühlbare Wärme verwandelt. Diese Fenstereinflüsse führen zu
häufigem und schnellem Wechsel der Belastung der Klimatisierungsanlage
| nach Größe und Richtung ; sie stören und verteuern die Klima- |
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tisierung-empfindlich. Der ideale Klimaraum hat keine Fenster.
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Demnach stellt die Aufgabe, einen Raum zu klimatisieren, dessen Wände
und Dach nur aus Fenstern mit Metallrahmen gebildet sind-nämlich ein Gewächshaus-die
größten Anforderungen an die Klimatechnik.
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Diese Anforderungen werden auf die Spitze getrieben durch die Bedingungen
: a) die luftgeschwindigkeit soll 0,30 m/sec möglichst nicht überschreiten ; dabei
soll die Luft im Bereich der Kulturen gleichmäßig erneuert werden ; tote Zonen dürfen
nicht entstehen.. b) Der Lichtgenuß für die Kulturen soll so groß wie möglich sein
; es dürfen nur Spitzen der Sonnenenergie an Strahlungtagen durch Schattieren abgefangen
werden ; die Bauteile der Klimaanlage dürfen nicht den Lichteinfall behindern.
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Die Anlagkosten und die Betriebskosten eines nach diesen Bedingungen
in herkömmlicher Art klimatisierten Gewächshauses betragen das Fünf-bis Achtfache
der Kosten, die für
ein normales Gewächshaus aufgewendet werden
müssen. Dabei schränken der Platzbedarf für die Lüftungsöffnungen, die hohe Luftgeschwindigkeit
in deren Nähe und die großen Strahlungsverluste in der Nähe der Utehfenster die
nutzbare Gewächshausfläche noch ein. Ein Klima-Gewächshaus ist deshalb für Gärtnereibetriebe
praktisch unerschwinglich und auf jeden Fall unrentabel, trotz Erhöhung der Leistungsfähigkeit
durch automatisch eingehaltene optimale Wachstums- und Lebensbedingungen für die
Kulturen. Bisher sind nur wenige Klimagewächshäuser mit relativ geringer Nutzfläche
für Forschungszwecke gebaut worden.
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In diesen wurden die angeschrebte Gleichmäßigkeit der Felder der Temperatur,
Feuchte und Luftbewegung jedoch nicht ganz erreicht. Felddifferenzen bis ~ 1, 5°
C und ~ 15 % rel. Feuchte sowie ~ 0,20 m/sec müssen bei hohem Heizbedarf wie bei
hohem Kühlbedarf in Kauf genommen werden.
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Diese Nachteile werden dadurch behoben, daß die lüftungklappe erfindungsgemäß
als hohler, um eine horizontale Achse schwenk-oder kippbarer Kasten mit oberer und
unterer Öffnung ausgebildet ist. Hierdurch entsteht eine Doppel-Lüftungsklappe oder,
insbesondere bei Glashäusern,
eine Doppel-Fensterklappe, durch die
Zuluft-und Abluftströme eindeutig geleitet werden.
| In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindung- |
gegenstandes schematisch dargestellt und zwar zeigen Abb. 1 die an einer Hauswand
angebrachte Klappe in perspektivischer Ansicht und Abb. 2 im Querschnitt. Die Abb.
3 bis 10 veranschaulichen verschiedene Bauformen der Lüftungsklappe mit am Fuß befindlichen
Drehachsen, die Abb. 11, 12 und 13 Bauformen mit unterschiedlichem Abstand des Schwerpunktes
zur Drehachse. Die Klappe nach Abb. 9 gewährleistet besonders geringen Ansaugwiderstand
und bewirkt gleichzeitig, daß in der Stellung"offen"noch ein Teil Umluft beigemischt
und in der Stellung"zu"noch ein Teil Frischluft beigemischt bleibt.
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In der Abb. 14 ist der Querschnitt durch ein mit der Doppelklappe
versehenes klimatisiertes Gewächshaus dargestellt. In den Abb. 1 bis 13 bedeuten
1 den Grundrahmen, 2 die Fensterwand, 3 die Doppelfensterklappe, die mit den Längswänden
4 und 8 und den Stirnwänden 5 versehen ist und die obere Öffnung 6 und die untere
Öffnung 7 besitzt. Mit 9 ist die Drehachse bezeichnet. Um die Stellmomente zu verkleinern,
kann die Drehachse 9 in Richtung auf den Schwerpunkt verlagert werden (s. Abb.
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11, 12 und 13). Gemäß Abb. 14 bilden die Lüftungsklappe mit der Sprüheinrichtung
10 und die Heizung 11 und 12 die Luftbehandlungsvorrichtungen einer vollständigen
Klimaanlage. Diese Klimaanlage besteht aus : a) Ansaugöffnung 13 für Frischluft
und 14 für Umluft, b) Einstellungsvorrichtung für Frischluft-Umluft-Verhältnis,
bestehend aus um Drehachse 9 schwenkbarer Lüftungsklappe 3,
c) Luftwäscher,
d. h. Klappe 3 mit Sprüheinrichtung 10 zum Befeuchten, Kühlen, Filtern und Antreiben
der Zuluft d) Konvektor 11 und Rohrheizung 12 zum Nachheizen der Zuluft und zum
Vorheizen sowie zum Antreiben der Luft. e) Fortluftöffnung 15.
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Frischluftöffnung 13 und Fortluftöffnung 15 müssen auf der Seite gleichen
Winddrucks liegen, damit die durch Sprüheinrichtung 10 bezw. Konvektor 11 bewirkte
Zirkulation im Raum nicht gestört wird.
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Diese Klimaanlage unterscheidet sich von denen üblicher Bauart dadurch,
dafu die Luftbehandlung praktisch in dem zu klimatisierenden Raum erfolgt und die
Luftbewegung nicht durch Ventilatoren sondern mittels durch Sprühdüse 10 hervorgerufenen
Strahlantrieb sowie thermischen Abtrieb und Auftrieb erzeugt wird. Sie kann wie
jede andere Klimaanlage nach bekannten Verfahren, z. B. Taupunktregelung, geregelt
werden. Durch Luftwäscher und durch Heizregister wird immer nur ein Teilstrom der
im Raum zirkulierenden Luft behandelt. In der Lüftungsklappe 3 mischen sich der
durch die Ausgangsöffnung 13 eingeleitete
Frischluftstrom 29 und
der durch die Umluftöffnung 30 eintretende Luftstrom 14, der ein Teil des im Raum
zirkulierenden Luftstromes 21 ist, werden dort mit Hilfe der Sprüheinrichtung 10
behandelt und beschleunigt, treten als Zuluft 16 in den Raum 22 unter den Gewächshaustischen
23 und mischen sich mit dem Teilstrom 14a der Luft 21 zur Mischluft 17. Ein Teil
dieser Mischluft 17 wird vom Konvektor 11 angesaugt und steigt erwarmt als behandelte
Luft 18 nach oben, um sich mit dem unbehandelten Teil der Mischluft 17 zu der Luft
19 zu mischen, die sich der im Bereich der Kulturen 20 zirkulierenden Luft 21 beimischt.
Ein Teil der Luft 21 geht als Umluft 14 wieder in die Lüftungsklappe 3, ein anderer
Teil 31 verlässt das Gewächshaus durch die Fortluftöffnung 15, die durch Betätigen
der Klappe 24 erzeugt und in ihrer Größe eingestellt werden kann.
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Mit Hilfe der obenbeschriebenen Vorrichtung, in der die Beipaßregelung
ausgenutzt ist, wird erreicht, daß die Amplituden der Regelschwingungen minimal
werden. Die Differenzen der Luftzustandsfelder im Bereich der Kulturen liegen bei
t 0, 2500, t 5 % relativer Feuchte und t 0, 1 m/sec Luftgeschwindigkeit.
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Die größte Luftgeschwindigkeit beträgt 0,3 m/sec. Aus dem Vor gesagten
geht hervor, daß ständig ein Unterschied zwischen der Mischluft 17 im Raum unter
den Tischen 22 und der im Bereich über den Tischen zirkulierenden Luft 21 besteht.
Auf diese Weise können in ein-und demselben Raum gleichzeitig zwei verschiedene
Klimen eingehalten werden. Durch die in ca.
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1,20 bis 1,50 m über Terrain liegende Öffnung zur Zuführung der Frischluft
13 ist dafür gesorgt, daß nicht Luft aus Bodennähe, die vom Erdboden bereits Feuchtigkeit
und Wärme aufgenommen hat, für die Klimatisierung verwendet wird.
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Bei ganz geöffneter Liiftungsklappe 3 wird nur Frischluft angesaugt.
Soll dagegen Umluft beigemischt werden, so wird die Lüftungsklappe 3 durch Umkippen
oder Schwenken um ihre Drehachse 9 in eine dem gewünschten Mischungsverhältnis entsprechende
Zwischenlage gebracht.
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Die Lüftungsklappe bringt auch ohne vollständige Regelung große Vorteile.
Es genügt, wenn in der warmen Jahreszeit Lüftungsklappen und Dachlüftung ständig
geöffnet bleiben
und die Düsen durchgehend sprühen. Das bewirkt
am Tage Kühlung, in der Nacht Durchfeuchtung der Böden und Kulturen. Die Durchfeuchtung
wird stärker, wenn die Lüftungsöffnungen für die Nacht geschlossen werden.
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Ein besonderer Vorteil bei Kühlbedarf ist, daß die Fortluft aus dem
Bereich der Kulturen nach oben weggeführt wird. Auf diesem Wege nimmt sie Wärme
aus den Bauteilen im oberen Teil des Gewächshauses auf. Es ist deshalb möglich,
eine Innen. schattierung zu verwenden, ohne daß die von dieser absorbierte Sonnenenergie
die Lufttemperatur im genutzten Bereich des Gewächshauses erhöht.
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Auch bei Heizbedarf kann die Anlage ohne Vollklimatisierung gefahren
werden. Während der Heizperiode, wenn kein Bedarf an Frischluft besteht, sind die
Lüftungsklappen 3 und24 geschlossen (Abb. 14). Die Luft, die im Gewächshaus mit
Hilfe der Konvektorenheizung zirkuliert und auf ihrem Wege entlang dem Glas durch
Heizrohre zwischengeheizt wird, streicht durch die Lüftungsklappe und heizt deren
Seitenflächen. Die Lüftungsklappe wirkt wie ein von innen beheiztes Doppelfenster
und hebt den
Einfluß der kalten Außenwand auf. Der Wärmeverlust
der Kulturen durch Strahlung, der nach oben durch die Strahlungswirkung der Heizrohre
um ca. 70 % verringert wird, wird zur Seite hin völlig aufgehoben.
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Soll während der Heizperiode Frischluft zugeführt werden, so wird
die Lüftungsklappe 3 bei geschlossener Fortluftklappe 24 in eine mittlere Lage gekippt.
Es kann dann soviel Frischluft durch die Ansaugöffnung 13 einfallen, wie Raumluft
durch die gleiche Öffnung entweicht. Die Frischluft mischt sich zum Teil in der
Lüftungsklappe und weiter am Boden des Gewächshauses mit der Raumluft und verstärkt
deren Zirkulation. Frischluft und Mischluft wandern am Boden des Gewächshauses zum
Konvektor, werden zum Teil durch dessen Sog erfaßt, aufgeheizt und der zirkulierenden
Umluft beigemischt.
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Ist bei Heizbedarf die Differenz zwischen Innentemperatur und Außentemperatur
sehr groß und soll viel Frischluft zugeführt werden, so entsteht viel kalte Mischluft.
Diese kühlt die Seitenwände der Lüftungsklappe zu sehr ab. Mit Hilfe einer Schürze
26, die von der Stehwand in die Klappe hineinhängt
wird die Stelle
des Luftaustritts und der Mischluftbildung nach unten verlegt. Die Wirkung der Lüftungsklappe
als beheiztes Doppelfenster bleibt erhalten. Wird die Lüftungklappe in ihre äußerste
Lage gebracht, so übernehmen die im Hausinnern befindlichen Seitenwände 4 und 5
der Lüftungdoppelklappe 3 die Funktionen der Schürze. Die Schürze bewirkt auch,
daß bei Windanfall die Frischluft nicht direkt in den Raum über den Kulturen eintreten
und regellose Änderungen der Temperatur und Feuchte hervorrufen kann. Sie ist deshalb
für den Betrieb als vollständige Klimaanlage ebenso vorteilhaft.
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Für den Fall, daß bei Heizbedarf die Anlage als Voll-Klimaanlage betrieben
wird, ist es vorteilhaft, die Klappe 24, durch deren Anheben die Fortluftöffnung
15 eingestellt wird, vom Dachfirst weg nach unten, etwa in die Nähe der Dachtraufe,
zu verlegen. Sie kann auch unterhalb der Traufe liegen. Das ist z. B. dann zweckmäßig,
wenn der zu klimatisierende Raum eine ebene Decke hat. Die Fortluftklappe 24 kann
beliebig konstruiert sein.
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Ein Umlenkblech 27 mit Wassersammler und Ableiter 28 unterhalb der
unteren Öffnung der Lüftungsklappe 3 scheidet alles tropfbare Wasser ab und leitet
die Luft mit möglichst geringem Energieverlust in das Haus ein. Das Umlenkblech
kann ganz oder teilweise durch ein Sieb ersetzt werden. Vom Sieb wird das Wasser
gebremst und gleichzeitig gereinigt, so daß es wieder verwendet werden kann. Umlenkblech
bzw. Sieb und Wassersammler können mit der feststehenden Hauskonstruktion verbunden
oder auch an der Lüftungsklappe befestigt sein.
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Die Lüftungsklappe kann nach Belieben mit besonderen Filtern besetzt
werden. Auch ist es möglich, Ventilatoren an-oder einzubauen, ebenso Kühlregister.
Wird ein Zuluftventilator oder ein Fortluftventilator verwendet, so entfällt ganz
oder teilweise die Forderung, daß Frischluftöffnung 13 und Fortluftöffnung 15 an
Stellen annähernd gleichen Winddruck je nach erzeugter Druckhöhe der Ventilatoren
liegen müssen.