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Die
Erfindung betrifft eine Badekabine mit Belüftungseinrichtung zum Saunen,
Dampfbaden, Inhalieren oder Therapieren, mit den Innenraum allseitig
umschließenden
Wänden
aus Holz, mit wenigstens einer den Innenraum erwärmenden Heizung und mit Möbel zum
Sitzen oder Liegen.
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Derartige
Einrichtungen sollen dem Innenraum der Badekabine die erforderliche
Frischluftmenge zuführen
und damit die natürliche
Sauerstoffkonzentration gewährleisten.
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Je
nach Raumgröße, Anzahl
und Aufenthaltsdauer der Badenden sind Luftwechselzahlen (x·Raumgröße m3/h) erwünscht
bzw. Mindestwerte vorgeschrieben.
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Diese
Luftwechselzahl ist jedoch nur ein grober Qualitätsmaßstab. Sie sagt nichts über die
Temperaturverteilung und Gleichmäßigkeit
der Durchlüftung
(Sauerstoffkonzentration) aus.
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Für Therapien
mit längeren
Expositionszeiten, für
Personen denen das Einatmen von extrem heißer Luft schadet (Atemwegserkrankungen
oder Disposition zu solchen) oder für gehobene Ansprüche wird
eine gleichmäßigere Lufttemperatur
und Durchlüftung
in der Badekabine gefordert.
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In
herkömmlich
ausgestatteten Saunakabinen betragen beim Trockensaunen die Lufttemperaturdifferenzen
zwischen Decke und Fußboden 50...80
C. Die Folge: heißer
Kopf und kalte Füße.
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Die
physikalische Ursache dieser ungünstigen
Temperaturverteilung liegt in der bekannten Tatsache, daß heiße Luft
leichter als kalte Luft ist.
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Wird
die Kabine mit Heißluft
erhitzt und deren Strömung
der thermischen Konvektion überlassen,
sind Heißluftpolster
im Deckenbereich (= Kopfbereich) unvermeidlich.
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Lange
Jahre, und heute noch von Vielen, wird dieser Effekt als nicht änderbare
physikalische Tatsache in Kauf genommen.
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Es
sind verschiedene Ausführungen
bekannt geworden, die die Lufttemperaturverteilung beeinflussen,
jedoch nicht in dem hier angestrebten Sinn des effektivwirkenden
Abbaues des Heißluftpolsters unter
der Decke.
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So
wird mit
DE 93 08 655
U1 eine dachförmige
Ausbildung der Decke bekannt gemacht. Derartige giebelförmige Dachräume ergeben
sich von selbst beim Einbau von Kabinen in Dachräumen.
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Die
Erfahrung zeigt, Giebel stabilisieren das Heißluftpolster, vermindern also
die Zirkulation und Durchlüftung.
Das Temperaturgefälle
bleibt gleich, lediglich der Kopfabstand zur Zone höchster Lufttemperatur
wird größer. So
nicht die Einbausituation eine derartige Deckenkonstruktion erzwingt,
ergeben sich nur Nachteile: höherer
Einbauraum, teuerer, größere Wärmeverluste.
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Andere
bekannte Ausführungen
z.B.
DE 42 14 769 A1 führen relativ
hocherhitzte Frischluft in Schächten
an oder in den Kabinenwänden
in die Deckenzone hoch und lassen sie dort in das Heißluftpolster
einströmen.
Derartige Ausführungen
können, wenn
sie richtig ausgelegt sind, die Qualität des Luftwechsels wesentlich
verbessern, am Temperaturgefälle ändern sie
nichts.
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Ein
weitere bekannte Ausführung
DE 37 13 184 A1 fördert Frischluft
in einem Kanal zur Decke und erhitzt sie dort mit einem in die Decke
integrierten Ofen. Das Heißluftpolster
wird dabei zwar in Teilbereichen weggeblasen und. die Durchlüftung begünstig. Die
Temperaturdifferenz wird aber nicht abgeschwächt, im Gegenteil, der Kopf
befindet sich im Strömungsbereich
der Heißluft
mit erhöhter
Wärmebelastung
der Atmungsorgange.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Heißluftpolster im Deckenbereich
und damit das Temperaturgefälle
abzuschwächen
und die Frischluft gut durchmischt dahin zu bringen, wo sie gebraucht wird,
in den Bereich der Nase.
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Die
Aufgabe besteht zugleich darin, diese erwünschten Effekte mit geringem
technischen Aufwand, d.h. mit geringen Mehrkosten zu erreichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß in
der Decke oder in einer Wand nahe der Decke wenigstens eine Einblaseöffnung angeordnet
ist, durch die von einem Ventilator geförderte Zuluft, die aus Frischluft
oder einem Frischluft-Heißluftgemisch
besteht, in das unter der Decke stehende Heißluftpolster gerichtet einströmt.
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Die
thermisch bedingte Heißluftschicht
unter der Decke wird dabei durch den mechanisch bewegten Luftstrom
richtungsgezielt weggedrückt
und zugleich durch Mischen mit Frischluft abgekühlt. Es ist dabei eine Frage
der. Dimensionierung, ob man mit einer relativ kleinen Menge kühler Frischluft
oder mit etwas größeren Mengen
vorgewärmter
oder vorgemischter Frischluft den gewünschten Abkühlungseffekt erzielt.
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Über der
Einlaßöffnung in
der Decke ist, diese überdeckend,
ein unterschiedlich gestaltbares Element aus Holz an der Deckeninnenfläche befestigt.
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Das
Element ist gehäuseähnlich ausgebildet und
mit Einblaseöffnungen
ausgestattet, durch die Zuluft in die Heißluftzone strömt.
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Das
Element kann weitgehend an die Kabinenform und an die gewünschte Art
der Luftführung angepaßt werden.
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So
kann das Element längs
des Ecks zwischen Wand und Decke angeordnet sein. Der Hohlraum hat
bei einen dreieckigen Querschnitt und man braucht nur ein Deckteil,
etwa ein Brett. Die Einblasöffnung
kann aus einem Spalt zwischen Brett und Deckeninnenfläche oder
einzelnen Bohrungen im Brett bestehen. Jedenfalls wird bei dieser
Einblaseanordnung das Heißluftpolster
in seiner gesamten Längsausdehnung
gleichmäßig erreicht,
gemischt und zu einer Luftwalze mit etwa horizontaler Achse angeschoben.
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Das
Element kann auch aus einem Rohr bestehen mit entsprechend gestalteten
und verteilten Einblaseöffnungen.
Dabei sind erfindungsgemäß, anpaßbar an
den Kabinengrundriß oder
die Möbel, unterschiedlich
verlaufende Schächte
vorgesehen.
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So
ist beispielsweise bei einer kreuzförmigen Anordnung der Schächte mit
gleichsinnig blasenden Eintrittsöffnung,
eine um eine vertikale Achse rotierende Mischluftwalze erzielbar.
Dabei wird das Heißluftpolster
nahezu vollständig
aufgelöst,
die Luft sinkt, in einer sich langsam drehenden Walze nach unten.
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Ein ähnlicher
Effekt wird mit einem scheibenförmigen
Element mit gleichsinnig schrägeinblasenden
Einblaseöffnungen
erreicht. Diese einfache und platzsparende Ausführung ist besonders für kleine Kabinen
geeignet.
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Eine
weitere Ausführungsform
ordnet die Eintrittsöffnung
mit fächerförmig verteilten
Einblaserichtungen an, die sich besonders zum Einbau in Raumecken
eignet.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht Sperrelemente vor, die das Abschwächen oder
Absperren des Zuluftstromes ermöglichen. Während der
Anheizzeit, wenn sich keine Personen in der Kabine befinden, ist
ein größerer Luftdurchsatz weder
erforderlich noch erwünscht.
Der durchziehende Luftstrom verlängert
den Aufheizvorgang und vergrößert die
Wärmeverluste.
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Als
Sperrelement ist ein geradlinig bewegbarer Schieber im Element vorgesehen,
der die Einlaßöffnung verengt
oder versperrt.
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Das
Sperrelement kann auch als Drehschieber ausgebildet sein, so die
Form des Elementes sich dafür
besser eignet.
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Falls
eine spezifisch an die Aufenthaltsposition anpaßbare Teilströmung gefragt
ist, sind erfindungsgemäß Einblasöffnungen
vorgesehen, deren Strömungsrichtung
sich verstellen läßt.
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Eine
bevorzugte derartige Konstruktion bildet Wandabschnitte des Elements
um horizontale oder vertikale Achsen schwenkbar aus. Der Schwenkwinkel
wird von Hand so eingestellt, daß sich die jeweils als optimal
empfundene Strömung einstellt.
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Außerdem direkten
Einblasen von Frischluft in das Heißluftpolster und den sich dabei
einstellenden äußeren Mischluftzonen, sieht
die Erfindung auch Mischzonen innerhalb der Belüftungseinrichtung vor. Eine
derartige Baugruppe besteht aus Wand- und Deckteilen, die an der Deckeninnenfläche befestigt
sind.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Wandteile sieht innenseitig die Konturen einer Saugstrahlpumpe
vor, mit Düse,
seitlichen Einläufen und
Diffusor. Die vom Ventilator geförderte
Luft wird in der Düse
beschleunigt, saugt von beiden Seiten Heißluft an, mischt und erwärmt sich
dabei und strömt
vorgewärmt
in die äußere Mischzone.
Bei dieser zweistufigen Mischung wird der "Kaltluft"-Wirbel unmittelbar hinter der Einblasöffnung vermieden.
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Die
innere Mischluftzone kann auch außerhalb der Kabine, beispielsweise
in einer Kammer, realisiert werden. Eine derartige Anordnung eignet sich
besonders für
großräumige, professionell
betriebene Kabinen. Hierzu wird an geeigneten Stellen der Decke
Heißluft
aus dem Heißluftpolster
abgesaugt, in der Kammer mit Frischluft gemischt und dann in die
Heißluftzone,
dort äussere
Mischzonen bildend, eingeblasen.
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Die
Strömungquerschnitte
werden mit Blenden so dimensioniert, daß die angesaugten Heißluft- und
Frischluftmengen im gewünsch-Verhältnis aufeinander
treffen.
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Erfindungsgemäß sind die
Luftdurchtrittsöffnungen
in der Decke als Kreiszylinder ausgeführt, damit sie schnell mit
einfachen Werkzeugen auch vor Ort vom Kundendienst nachrüstbar sind.
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In
diesen Kreiszylinder paßt
dann auch ein Kreisrohr mit eingebautem Ventilator. Der Ventilator ist
bei dieser Anordnung der Heißluft
nicht unmittelbar ausgesetzt. Je nach Bauart saugt er kalte Frischluft,
vorgewärmte
Frischluft oder Mischluft an, die stets unter der maximal zulässigen Betriebstemperatur
liegen.
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Um
das Ansaugen von Staub zu vermindern, können Filter vorgesehen sein.
Diese Filter können an
unterschiedlichen Stellen der Belüftungseinrichtung eingebaut
sein. Eine bevorzugte Einbaustelle befindet sich an einer zugänglichen
Außenwandfläche, eine
andere im Element. In beiden Fällen
ist das Wechseln der Filter leicht möglich.
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Das
Lufteintrittselement ist als abnehmbarer, verschiebbarer oder schwenkbarer
Rahmen gestaltet, der das untere Schacht-ende abdeckt.
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Es
bleibt somit ein leicht zugänglicher
Raum für
einen Duftstoffgeber. Dieser kann aus mehreren Flaschen mit unterschiedlichen ätherischen Ölen bestehen.
Entsprechend dem jeweils gewünschten
Duft öffnet
man die entsprechende Flasche. Der Duft wird über die Frischluft in die Kabine
getragen und dort in den Mischzonen verwirbelt.
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In
einfacheren Fällen
erfolgt das Beduften über
Duftstoffgeber, die in den Elementen eingebaut oder in speziellen
Halterungen einsetzbar sind.
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Insbesondere
für im
Dauerbetrieb laufende Kabinen, kann die Nutzung von Verlustwärme vorgesehen
sein. Dies geschieht durch Vorwärmen
von in den Wänden
eingebaute Wärmetauscher.
Die Frischluft übernimmt
dabei einen Teil der Abluftwärme
oder Wärme
die von der Innenwandfläche
zur Außenwandfläche fließt.
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Einige
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden
näher beschrieben.
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Es
zeigen
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1a einen
Vertikalschnitt der Kabine mit einer einfachen Einlaßgruppe
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1b ein
schematisierte Ansicht von unten (Element 20 im Schnitt)
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1c einen
Vertikalschnitt eines im Wand/Deckenecks angeordneten Elementes
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1d einen
Vertikalschnitt eines T-förmigen
Elementes mit Drehschieber
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1e einen
Horizontalschnitt unmittelbar unter der Decke einer Anordnung entsprechend 1c
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1f einen
Horizontalschnitt unmittelbar unter der Decke eines kreuzförmig ausgebildeten Elementes
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1g einen
Horizontalschnitt unmittelbar unter der Decke eines Elementes mit
fächerförmigen Einblasöffnungen
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1i einen
Horizontalschnitt eines Elementes mit Steuerteilen
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2a Frischluftführung mit
Eintrittselement, Duftstoffgeber und Luftmischer
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2b Horizontalschnitt
des Luftmischers der 2a
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3a Vertikalschnitt
einer inneren Mischzone über
der Decke 3b Ansicht einer Einrichtung
nach 3a
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In 1a sieht
man den Ventilator 1 im Kreisrohr 10, eingesetzt
in die Einlaßöffnung 21 der Kabinendecke 51.
Auf der Deckeninnenfläche 510 ist das
Element 20 so montiert, daß der Hohlraum 200 die
Einlaßöffnung 21 überdeckt.
Die vom Ventilator 1 geförderte Zuluft ZL strömt durch
den Hohlraum 200 und tritt unter der Deckeninnfläche 510 aus,
vermischt sich wirbelbildend in Mischzonen MZ mit der Heißluft HL
und kühlt
diese dabei ab. Die nachströmende
Zuluft drückt
die Mischzonen weiter, es entsteht eine Luftwalze mit horizontaler
Drehachse LWh.
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Der
Zuluftstrom ZL ist mit dem Schieber 224 dosier- oder absperrbar.
Im Ausführungsbeispiel
wird der Schieber 224 mit dem Handgriff 226 betätigt.
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Die 1b zeigt
das Element 20 der 1a im
Schnitt von unten. Man erkennt die Einlaßöffnung 21, das Element 20,
den Schieber 224 und dessen Handgriff 226. In
die Schließstellung
gelangt der Schieber 224 , wenn der Handgriff 226 im
eingetragenen Pfeilsinn bis zum Anschlag bewegt wird. Die Eintrittsöffnung 21 ist
dann abgedeckt.
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In
der 1c besteht das Element 20 aus dem Längsteil 201,
einem Brett, das im Eck aus Wand 50 und Decke 51 montiert
ist. Der Hohlraum 200 hat hier einen dreieckigen Querschnitt.
Die Einblaseöffnung 202 besteht,
im einfachsten Fall, aus einem Spalt zwischen dem Längsteil 201 und
der Deckeninnfläche 510.
Die Zuluft ZL unterströmt
dabei das Heißluftpolster
nahezu in der ganzen Deckenlänge.
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Statt
des Spaltes sind auch Einblasöffnungen 222 vorgesehen,
die mit Schieber 224 verschließbar sind.
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In 1d ist
das Element 20 als flacher, im Querschnitt u-förmiger Kasten
gestaltet. In Längsrichtung
wird dieser Kasten entsprechend dem Kabinengrundriß und der
Möbel als
L oder T ausgelegt. In der Figur wurde eine T-Form mit den Einblasöffnungen 222 eingezeichnet.
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Das
Sperrelement wurde im Beispiel als Drehschieber 225 ausgebildet.
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Die
in 1e in einer Draufsicht dargestellte Anordnung
entspricht der Ausführung
nach 1c. Man erkennt die große Breite des Mischzonenbereiches
MZ und das Anschieben der Luftwalze mit horizontaler Achse.
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In 1f sieht
man das Zustandekommen einer Luftwalze mit vertikaler Drehachse
in der Draufsicht. Im kreuzförmigen
Element 20 tritt die Zuluft über die Einlaßöffnung 21 ein
und über
die Einblasöffnungen 222 aus
in die Kabine. Alle Einblasöffnungen 222 sind
im Drehsinn der Luftwalze LWv angeordnet, die, die im örtlichen
Einblasebereich entstehenden Mischzonen mitnimmt.
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1g zeigt
den Grundriß einer
kleinen Kabine. Das Element 20 ist in einem Eck angeordnet. Die
drei Einblasöffnungen 222 erfassen
mit unterschiedlichen Winkeln (hier 45 Grad) das Heißluftpolster
und bilden den gegenüberliegenden
Wänden
zuwandernde Mischluftzonen.
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Die
in 1h gezeigte Ausbildung des Elementes als relativ
kleine Scheibe eignet sich besonders für kleine Kabinen. Ihre Wirkung
entspricht angenähert
der in 1f beschriebenen.
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Ein
nach 1i ausgebildetes Element hat den
Vorteil, daß die
Einblasmengen und die Einblasrichtungen von Hand einfach einstellbar
sind. Je nach Drehstellung des Steuerteils 24 kann die
Strömung abgesperrt,
gedrosselt oder in der Richtung umgelenkt werden. Im Element 20 wurden
hierzu Teilbereiche der Wände 24 um
vertikale Achsen 240 schwenkbar konstruiert.
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2a zeigt
eine Belüftungseinrichtung
für gehobene
Ansprüche.
Die Frischluftzufuhr erfolgt über
das Lufteintrittselement 52, das an zugänglicher Stelle in einer Wandaußenfläche 501 eingebaut
ist. Ein großflächig ausgelegtes
Filter 32 (Feinstaubfilter) reinigt die eintretende Frischluft
weitgehend von Staub. Der Rahmen 520 läßt sich nach unten schwenken
und das Filter leicht auswechseln.
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Der
Innenraum der Wand 50 wurde im Bereich des Lufteintrittselementes 52 als
Einbauraum 503 für
einen Duftstoffgeber 6 gestaltet. Dieser im Bild 2a symbolisch
als Flasche(n) mit Docht dargestellte Ausführung gibt dampfförmigen Duftstoff
an die Frischluft ab, die im Wandschacht 504 zur Decke 51 in
die Frischluftrohrleitung 300 strömt. Die daran angeschlossene
Baugruppe kann eines der vorbeschriebenen Elemente 20 oder
der eingezeichnete Luftmischer mit innerer (Vor-) Mischzone iMZ
sein.
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Der
in 2b dargestellte Luftmischer besteht im wesentlichen
aus Formteilen 41, die die seitlichen Innen- und Außenwände bilden,
dem Deckteil 400 und dem Schieber 401, der den
Frischluftstrom drosselt oder ganz absperrt.
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Die
Innenkonturen der Formteile 41 sind als beidseitig ansaugende
Saugstrahlpumpe ausgelegt. Die Frischluft FL wird in der Düse 403 beschleunigt und
mittig in den Diffusor 404 geblasen. Der dabei beidseitig
entstehende Unterdruck saugt Heißluft HL aus dem Heißluftpolster
in den Luftmischer. Dort mischt diese sich, in der inneren Mischluftzone,
mit Frischluft FL und gelangt dann unter die Decke in einen weiteren
Bereich des Heißluftpolsters.
Die wenigen einfachen Teile aus Holz sind mit den Befestigungsschrauben 402 an
der Decke 51 befestigt.
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3a zeigt
eine weitere Ausfürhungsvariante
mit einer inneren Mischzone, die außerhalb der Kabine, vorzugsweise über deren
Decke 51 angeordnet ist.
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Die
Heißluft
wird an (vorzugsweise) mehreren Heißluftaustritten 511 abgesaugt
in einer Kammer 31 mit Frischluft FL gemischt und eines
der vorbeschriebenen Elemente durch Einblasöffnungen 222 in die
Heißluftzonen
geblasen. Dies geschieht, je nach Kabinenbauform über äußere Mischzonen
in Luftwalzen. Der Ventilator 1 ist hinter der iMZ angeordnet
und deshalb nicht der hohen Temperatur des Heißluftstromes ausgesetzt.
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In 3b ist
eine Anlage nach 3a in der Draufsicht über der
Decke 51 dargestellt. Über
mehrere Heißluftaustrittsöffnungen 511 wird
die Heißluft über die
Rohrleitungen 301 vom Ventilator 1 angesaugt.
Dabei wird in der Kammer 31 Frischluft FL zugemischt. Mit
in der Figur nicht eingezeichneten Blenden wird das Verhältnis von
Heißluft
zu Frischluft eingestellt. Im Ausführungsbeispiel, das für komfortabler
ausgestattete Kabinen vorgesehen ist, wird die Frischluft FL im
Lufteintrittselement 52 gefiltert und beduftet.
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Das
Luftfilter 32 wird bei Anlagen ohne Lufteintrittselement 52,
ebenfalls auswechselbar im Element 20 oder im Wandteil 40 des
Luftmischers (siehe 3a) eingeb aut.
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Die
erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung
ist, über
das dargestellte Ausführungsbeispiels hinausgehend,
vielfältig
variierbar. So ist es beispielweise möglich bei großen, kommerziell
betriebenen Anlagen mehrere Anlagen etwa nach 3b nebeneinander
anzuordnen. Ebenso werden Einblasöffnungen den Sitzplätzen zugeordnet
und mit Schiebern ausgestattet, die, wie im Flugzeug, eine platzbezogene
Belüftung
ermöglichen.
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Außerdem kann
der Ventilator nicht nur in der Decke, sondern auch darüber in einem
Bauteil der Außengruppe 3 oder
im Lufteintrittselement 52 eingebaut sein.
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- 1
- Ventilator
- 2
- Einlaßgruppe
- 3
- Außengruppe
- 4
- Luftmischer
in
- 5
- Kabine
- 6
- Duftstoffgeber
- 10
- Kreisrohr
- 20
- Element
- 21
- Einlaßöffnung
- 22
- Sperrelement
- 24
- Steuerteil
- 30
- Leitung
allg.
- 31
- Kammer
- 32
- Luftfilter
- 40
- Wandteil
(allg.)
- 50
- Wand
- 51
- Decke
- 52
- Lufteintrittsel.
- 53
- Wärmetauscher
- 200
- Hohlraum
- 201
- Längsteil
- 206
- Deckteil
- 207
- Schacht
- 222
- Einblasöffnung
- 224
- Schieber
- 225
- Drehschieber
- 226
- Handgriff
- 240
- vertik.Achse
- 241
- horiz.Achse
- 300
- FL-Rohrleitung
- 301
- HL-Rohrleitung
- 400
- Deckteil
- 401
- Schieber
- 402
- Befestigung
- 403
- Düse
- 404
- Diffusor
- 500
- Wandinnenfläche
- 501
- Wandaußenfläche
- 502
- Isolierschicht
- 503
- Einbauraum
- 504
- Wandschacht
- 510
- Deckeninnenfläche
- 511
- Heißluftaustritt
- 512
- Zulufteintritt
- 520
- Rahmen
- 521
- Lufteinl.Fläche
- HL
- Heißluft
- FL
- Frischluft
- ZL
- Zuluft
- UL
- Umluft
- MZ
- Mischzone
(außen)
- iMZ
- Mischzone
(innen)
- ML
- Mischluft
- iML
- innere
Mischluft
- LWv
- Luftwalze
mit vertikaler Drehachse
- LMh
- Luftwalze
mit horizontaler Achse