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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Klimatisieren einer Zone eines Gebäudes mittels Zufuhr von Luft, mit einer Mischkammer mit einem ersten Lufteinlaß, durch den Primärluft zuführbar ist, sowie einem zweiten Lufteinlaß für die Zufuhr von Luft aus der zu klimatisierenden Zone, einem an die Mischkammer angeschlossen Gebläse zum Induzieren eines Luftstromes durch den zweiten Lufteinlaß und zum Einführen des Luftgemisches in die zu klimatisierende Zone, sowie einen Temperatursensor, der auf die Temperatur in der zu klimatisierenden Zone anspricht.
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Aus der DE-OS 17 78 958 ist eine Belüftungs- und Luftumwälzvorrichtung bekannt mit einem Lufteinlaß für die Zufuhr von Primärluft und einem Lufteinlaß für die Zufuhr von Luft aus dem zu klimatisierenden Raum. Die Menge dieser letztgenannten aus dem zu klimatisierenden Raum mittels eines Gebläses angesaugten Luft wird durch Stellklappen gesteuert, die manuell eingestellt werden. Die Zufuhr der Primärluft erfolgt durch Öffnung einer gewichtsbelasteten Klappe mittels Unterdruck, eine ständige Steuerung der Primärluftmenge abhängig von der Klimabelastung des zu klimatisierenden Raumes ist aber nicht möglich, da die Stellung der Klappen für die rezirkulierende Raumluft manuell veränderbar ist.
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Aus der DE-OS 21 23 868 ist eine Luftstrommischvorrichtung für Klimaanlagen bekannt, bei der eine Steuerung der Primärluftmenge bei Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Gesamtluftmenge mittels zweier druckmittel-betätigter Motoren erfolgt, was einen beträchtlichen konstruktiven und apparativen Aufwand bedingt.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln bei der Klimatisierung von Räumen die Temperatur verändern zu können, das Volumen der zugeführten Luftmenge jedoch unabhängig von der Höhe der Temperatur im wesentlichen konstant zu halten.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Primärluft klimatisierte Luft ist, daß der Volumenstrom der klimatisierten Primärluft mittels des Temperatursensors gesteuert wird und daß der zweite Lufteinlaß in ständiger Verbindung mit dem zu klimatisierenden Raum steht.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Beispielsweise Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der
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Fig. 1 schematisch im Schnitt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
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Fig. 2 bis 6 zeigen schematisch im Schnitt weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Fig. 1 zeigt eine Mischkammer 264 einer Vorrichtung zum Klimatisieren, einer Außenzone eines Gebäudes. Die Mischkammer 264 erhält über einen ersten Lufteinlaß, Primärluft aus einer Leitung 265 in einer Menge, die durch ein pneumatisches Ventil 266 in einer Verbindungsleitung 267 gesteuert wird. Die Primärluft, die in die Mischkammer 264 eintritt, wird mit Umluft gemischt, die durch eine Öffnung 268 in der Decke 269 des betreffenden Raumes sowie durch einen zweiten Lufteinlaß 270 in die Mischkammer 264 einfließt. Die Öffnung 268 ist geeignet verengt, so daß die Anteile an klimatisierter Primärluft und Umluft durch das Ventil 266 reguliert werden können. Das so entstehende Gemisch strömt nach links in Fig. 1, wie durch eine Pfeil angedeutet und über ein Heizelement 271 zum Einlaß eines Gebläses 272 und sie wird durch das Gebläse 272 in eine Rohrleitung 273 gedrückt, durch die das Luftgemisch zu einer Kammer 274 strömt, aus der es in den zu klimatisierenden Raum eintritt.
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Das Heizelement 271 hat Anschlußleitungen 299, 301 und ein Ventil 300, das durch einen Temperatursensor 275 gesteuert wird. Mit diesem Temperatursensor wird über eine Betätigungseinrichtung 276 auch das Ventil 266 gesteuert.
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Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Rückleitung 277, durch die Luft aus dem Raum in derselben Menge abgeführt wird, in welcher Primärluft in den Raum eintritt. Diese Rückleitung 277 ist an eine im Inneren eines Beleuchtungskörpers 278 vorgesehene Öffnung angeschlossen.
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Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 305, die im Aufbau ähnlich und in der Funktion praktisch identisch mit der Vorrichtung nach Fig. 1 ist, wobei der Unterschied zwischen den beiden Vorrichtungen darin liegt, daß bei der Vorrichtung nach Fig. 2 die Primärluft geregelt wird. Die Vorrichtung 305 hat eine Steuereinheit 306, die ein Ventil 307 aufweist sowie ein Ventil 308, daß durch einen Balg 309 betätigt wird.
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Klimatisierte Primärluft strömt aus einer Leitung 310 in eine Kammer 311. Ferner strömt Primärluft, die unter einem positiven Druck steht, durch eine Leitung 312 und in das Ventil 307, wo sie zur Steuerung des Ventiles 308 benutzt wird. Primärluft aus der Kammer 311 strömt durch das Ventil 308, in eine zweite Kammer 313, durch eine Leitung 314 zu einem ersten Lufteinlaß einer Mischkammer 315.
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Um das Ventil 308 zu betätigen wird eine kleine Menge Primärluft über die Leitung 312 dem Ventil 307 zugeführt, von wo aus sie entweder über eine untere Leitung 316 oder direkt über eine obere Leitung 317 in den Balg 309 eingespeist wird, um diesen aufzublasen und den Ventilkegel anzuheben. An dem Ventil 307 sind die Enden 318 und 319 von Leitungen 320, 321 angeschlossen über die das Ventil 308 durch einen Temperatursensor 321 gesteuert wird, der die Temperatur der zu klimatisierenden Zone abfühlt und einen entsprechenden Luft- Steuerstrom durch die Leitung 316 oder durch die Leitung 317 leitet, um den Balg 309 aufzublasen. Der Temperatursensor 321 selbst kann ein Bimetall-Element sein, das je nach Temperatur zwei Positionen einnimmt. Ist die Temperatur zu niedrig, so wird über den Temperatursensor 321Luft durch die Leitung 317 gelenkt und wenn die Temperatur der Zone zu hoch ist, durch die Leitung 316.
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Damit eine Mindestströmung an klimatisierter Luft ständig in der Mischkammer 315 der Vorrichtung 305 aufrechterhalten wird, ist in der Steuereinheit 306 ein Anschlag 322 vorgesehen, um zu verhindern, daß das Ventil 308 vollständig schließt. Die Steuereinheit 306 umfaßt eine Konstantdruck- Steuerung 324, die an den Balg 309 über eine Leitung 325 angeschlossen ist. Klimatisierte Luft tritt in die Steuerung 324 über eine Leitung 326 ein und strömt, außer wenn der Balg voll gegen den Anschlag 322 aufgeblasen ist, von der Steuerung 324 durch die Leitung 325, um den Balg 309 nach Bedarf aufzublasen, um Veränderungen von Druck und Geschwindigkeit der Primärluft zu kompensieren.
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Umluft tritt in die Mischkammer 315 der Vorrichtung 305 über einen zweiten Lufteinlaß 327 ein, nachdem sie aus einem Raum durch eine Öffnung 327 a in eine Luftkammer geströmt ist. Diese Umluft wird dann mit klimatisierter Luft gemischt, wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1, und sie strömt dann durch eine Kammer 328 und ein Gebläse 329 zu einer Kammer 330, aus welcher sie in den klimatisierenden Raum abgegeben wird. Durch die klimatisierte Luft, die in den betreffenden Raum über die Kammer 330 eintritt, wird eine gleiche Menge an Raumluft verdrängt, die durch eine Beleuchtungseinrichtung 331 hindurchströmt und über eine Leitung 332 zu einer zentralen Klimatisiereinheit zurückkehrt.
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Es ist ein Heizelement 333 vorgesehen, das über eine Leitung 333 a bei Bedarf Warmwasser erhält, wozu ein Temperaturfühler 334 vorgesehen ist, der ein Dreiwege-Ventil 335 einstellt, um eine etwaige Aufheizung zu bewirken. Das erwärmte Wasser strömt aus dem Ventil 335 oder aus dem Heizelement 333 über eine Rückleitung 336 zurück.
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Fig. 3 zeigt eine Klimatisiervorrichtung 340. Die Vorrichtung 340 hat eine Mischkammer 344 mit einem ersten Lufteinlaß zur Aufnahme von klimatisierter Primärluft aus einer Leitung 341 a, einen zweiten Lufteinlaß 342 zur Aufnahme von Umluft und einen dritten Lufteinlaß 343 zur Aufnahme von Außenluft. Es ist ferner eine Öffnung 342 a vorgesehen, um sicherzustellen, daß ein kleiner Strom an Umluft durch die Öffnung 342 strömt, um die Raumtemperatur messen zu können. Der Eintritt von klimatisierter Primärluft, Zimmerluft und Außenluft in eine zentrale Mischkammer 344 wird durch Ventile 345, 346 und 347 entsprechend gesteuert, ähnlich dem Ventil 308 von Fig. 2. Eine Steuerung der Primärluft wird durch eine Steuereinheit 348 erreicht, die identisch mit der Einheit 306 der Vorrichtung 305 ist, außer daß Rohrleitungen 349 und 350 stromabwärts eines Ventils 351 vorgesehen sind, die an einer Verbindungsstelle 352 zusammengefaßt sind und in ein zweites Ventil 353 münden. Aus dem Ventil 353 wird unter Druck stehende Steuerluft entweder in eine erste Rohrleitung 354, die zu dem Ventil 347 führt, um die Durchströmung der Außenluft zu regeln, oder in eine zweite Rohrleitung 355 eingespeist, die zu dem Ventil 346 führt, um die Einströmung von Umluft zu regeln. Beide Ventile werden ähnlich gesteuert wie das Ventil 307 nach Fig. 2, wobei Temperatursensoren 356 vorgesehen sind, um die Raumtemperatur zu messen und eine entsprechende Strömung an Steuerluft durch die Ventile zu veranlassen. Wenn Außenluft mittels eines Gebläses 357 in die Mischkammer 344 der Vorrichtung 340 eingesaugt wird, wird Zimmerluft durch eine Öffnung 358 in eine Beleuchtungseinrichtung 359 eingesaugt, wo diese Luft erwärmt wird. Etwaige Abluft, die durch die in den Raum eingeführte klimatisierte Luft verdrängt wird, strömt nach oben durch die Beleuchtungseinrichtung 359 und in eine Leitung 360. Diese verdrängte durch die Beleuchtungskörper erwärmte Luft kann mit anderen Ausführungsformen weiter verwendet werden.
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Das Ventil 353 stellt das Ventil 347 für die Außenluft ein und das Ventil 346 für Umluft, und zwar entgegengesetzt zueinander. Beispielsweise bei Maximalbelastung, wenn das Ventil 345 für die durch die Öffnung 341 zuströmende, klimatisierte Primärluft weit geöffnet ist, ist das Ventil 346 für die Umluft ebenfalls weit geöffnet und das Ventil 347 für Außenluft ist geschlossen. Unter dieser Bedingung läßt das Ventil 351, das das Ventil 345 versorgt, Steuerluft durch die untere Leitung 350, eher als durch die Leitung 349, so daß das Ventil 345 in maximal geöffneter Stellung ist. Die Steuerluft, die die Verbindungsstelle 352 über die Leitung 350 erreicht, wird an einer Rückströmung durch die Leitung 349 durch ein Rückschlagventil 361 in der Leitung 349 gehindert, so daß das Ventil 345 nicht beaufschlagt werden kann. Das Rückschlagventil 361 läßt eine Luftströmung durch die Leitung 349 nur in der Richtung zu dem Ventil 353 zu.
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In dem beschriebenen Zustand der maximalen Belastung gibt das zweite Ventil 353 Steuerluft durch eine Leitung 354, um ein Ventil 347 mit Druck zu beaufschlagen, so daß keine Außenluft in die Mischkammer 344 eingeführt wird. Die Leitung 355, die von dem Ventil 353 zu dem Ventil 346 führt, wird daher nicht druckbeaufschlagt, und das Ventil 346 ist offen.
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Die Ventile 351 und 353, die durch die Temperatursensoren 355 betätigt werden, steuern die Ventile 345, 346 und 347 für klimatisierte Luft, für Umluft und für Außenluft, wobei die Ventile 346 und 347 für Umluft und für Außenluft entgegengesetzt zueinander betätigt und eingestellt werden und nicht beide vollständig offen oder beide vollständig geschlossen sein können.
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Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung 365, die eine Modifikation der Vorrichtung 340 von Fig. 3 ist. Der Unterschied ist der, daß die Ventile 346 und 347 der Vorrichtung 340 für Umluft und für Außenluft in der Vorrichtung 365 ersetzt sind durch Ventile 366 und 367, ebenfalls für Umluft und für Außenluft, die jedoch durch einen gemeinsamen Luftbalg 368 betätigt werden und miteinander durch ein Verbindungsglied 369 verbunden sind. Das Verbindungsglied 369 ist normalerweise nach rechts in Fig. 4 vorbelastet, so daß, wenn der Luftbalg 368 vollständig ohne Druck ist, das Außenluft-Ventil 367 voll geschlossen und das Umluft-Ventil 366 voll geöffnet ist. Ein Ventil 370 liefert Steuerluft durch eine Leitung 371 in den Luftbalg 368. Das Ventil 370 stellt somit die beiden Ventile 366 und 367 zwischen voll geschlossener Stellung des Außenluft-Ventiles 367 und voll geöffneter Stellung des Umluft-Ventiles 366 sowie zwischen voll geöffnetem Ventil 367 und voll geschlossenem Ventil 366 ein. Die Funktion der Vorrichtung 365 ist somit praktisch dieselbe wie die der Vorrichtung 340 nach Fig. 3 für die verschiedenen Bereiche der klimatischen Belastung.
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Fig. 5 zeigt eine andere Modifikation der Vorrichtung nach Fig. 3. Eine Vorrichtung 375 erhält Primär-Luft durch einen ersten Lufteinlaß 376, der über ein Ventil 377 in eine Mischkammer 378 führt. In die Mischkammer 378 führt ferner ein zweiter Lufteinlaß für Umluft (also Luft aus dem zu klimatisierenden Raum oder der zu klimatisierenden Zone), und ein dritter Lufteinlaß für Außenluft. In den zweiten und den dritten Lufteinlaß sind Ventile 380 und 379 vorgesehen. Die gemischte Luft wird über ein Gebläse 382 und eine Kammer 383 in den betreffenen Raum eingespeist.
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Wie Fig. 5 zeigt, liefert die Leitung 376 eine kleine Menge Steuerluft unter einem positiven Druck an eine Konstantdruck-Steuerung 384, ähnlich wie bei der Steuerung 324 von Fig. 2, sowie an ein Ventil 386 und ein Ventil 387 . Das Ventil 386 versorgt einen Luftbalg 388, der das Ventil 377 betätigt, während das Ventil 387 die Steuerluft zwischen einem Luftbalg 389, der das Ventil 379 betätigt, und einem Luftbalg 390, der das Ventil 380 betätigt, verteilt. Das Ventil 386 ist ähnlich dem Ventil 370 nach Fig. 4 mit einer Leitung 391, durch die Steuerluft ins Freie austreten kann, sowie einer Leitung 392 versehen, durch die Steuerluft zum Aufblasen des Luftbalges 388 geleitet werden kann, um das Ventil 377 in geschlossene Stellung zu schalten. Die Steuerung 384 ist über eine Rohrleitung 393 mit dem Innenraum des Luftbalges 388 verbunden. Das Ventil 386 wird durch einen Temperatursensor 394 gesteuert, der in dem zweiten Lufteinlaß 381 angeordnet ist und die Temperatur der Zone mißt, die klimatisiert werden soll, und entweder über eine Leitung 396 oder eine Leitung 397 das Ventil 386 betätigt. Hierdurch wird veranlaßt, das Steuerluft entweder durch die Leitung 392 oder die Leitung 391 strömt.
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Das Ventil 387 ist ähnlich dem Ventil 386, und es hat einen Temperatursensor 398, der in der Lage ist, über Leitungen 410, 411 und ein Ventil 402 entweder über eine Leitung 399 oder eine Leitung 400 das Ventil 387 zu betätigen, um Steuerluft zu dem Balg 390 oder zu dem Balg 389 zu leiten. Der Temperatursensor 398 kann dann die Ventile 380 und 379 abhängig von der Temperatur der ankommenden Zimmerluft einstellen. Das Ventil 380 wird nie vollständig geschlossen infolge eines Anschlages 401, so daß ein Strom an Zimmerluft an den Temperartursensoren 394 und 398 vorbeifließt. Der Temperatursensor 398 ist bei dieser Ausführungsform jedoch nicht immer tätig. Seine Betätigung hängt von dem Ventil 402 ab, dessen Stellung durch die Stellung des Ventils 377 für klimatisierte Luft gesteuert wird. Bei maximaler Klimabelastung wird das Ventil 386 betätigt, um den Luftbalg 388 voll aufzublasen und dadurch das Ventil 377 bis zu dem maximalen Maß zu schließen. Das Ventil 377 wird jedoch nie vollständig geschlossen, um die Mindestluft für die Ventilation zur Verfügung zu haben.
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Beim Betrieb der Vorrichtung 375 nach Fig. 5 werden die Ventile 377, 379 und 380 durch die Temperatursensoren 394 und 398 betätigt und in die entsprechenden Stellungen eingestellt. Beispielsweise bei einer Klimabelastung zwischen Minimum und Mittel, d. h. daß keine klimatisierte Luft außer der für die Ventilation erforderlichen Mindestmenge erforderlich ist, ist das Ventil 377 in seiner maximalen Offenstellung. Der Temperatursensor 398 ist somit wirksam und betätigt die Ventile 279 und 380 für Außenluft und Zimmerluft abhängig von der Temperatur der durch den zweiten Lufteinlaß 381 strömenden Luft. Die Temperatursensoren 394 und 398 können praktisch nur zwei Positionen einnehmen, eine, in der Steuerluft durch eine Seite des entsprechenden Ventiles und die andere, in der die Luft durch die entgegengesetzte Seite des Ventiles geführt wird. Zwischenstellungen der Sensoren treten über merkliche Zeitperioden nicht auf.
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Wenn die Belastung abrupt zunimmt (z. B. Steigerung der Sonneneinstrahlung), so beginnt Luft, die mehrere Grade wärmer ist, durch den zweiten Lufteinlaß 381 zu strömen, und der Temperatursensor 398 nimmt eine solche Position ein, in der der Luftbalg 388 entleert wird und das Ventil 377 den ersten Lufteinlaß voll öffnet.
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Wenn jedoch die Belastung in den Bereich zwischen Mittel und Maximum steigt, öffnet das Ventil 377 genügend weit, um das Ventil 402 so zu bewegen, daß der Temperatursensor 398 unwirksam gemacht, das Außenluft-Ventil 379 geschlossen und das Umluft-Ventil 380 voll geöffnet wird. Das Ventil 377 wird dann je nach den Erfordernissen entsprechend der durch den Temperatursensor 394 gemessenen Temperatur eingestellt. Wenn die Temperatur der Luft im zweiten Lufteinlaß 381 um einige Grade fällt, wird durch den Temperatursensor 394 begonnen, den Luftbalg 388 aufzublasen. Der Sensor 398 reagiert ebenfalls auf die Temperaturänderung, er ist jedoch unter diesen Lastbedingungen nicht wirksam. Wegen der Verzögerung der Reaktion des Ventiles 377 infolge der langsamen Aufblasung des Luftbalges 388 bleibt der Temperatursensor 398 unwirksam, es sei denn und bis die Klimabelastung effektiv beträchtlich absinkt.
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Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung 413, die sich besonders für eine solche Zone in einem Gebäude eignet, in der die Klimabelastung innerhalb kurzer Zeit stark zunehmen kann. Dies kann z. B. in einem Computer-Raum der Fall sein, wobei die Belastung, wenn der Computer in Betrieb ist, nahezu doppelt so hoch ist als dann, wenn der Computer nicht arbeitet. Die Vorrichtung 413 hat ein Gebläse 414, das ein Gemisch aus Primärluft durch den ersten Lufteinlaß 415 und einen Anteil von Zimmerluft erhält, die durch einen zweiten Lufteinlaß 416 in eine Mischkammer 417 eintritt und durch diese zum Einlaß des Gebläses 414 strömt. Die durch die Mischkammer 417 fließende rezirkulierende Luft, kann gekühlt oder aufgelöst werden. Dazu sind in der Mischkammer 417 mehrere Kühler 418, 419 und 420 und ein Heizelement vorgesehen.
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Unter gewöhnlichen Bedingungen im Sommerbetrieb und wenn die Klimabelastung relativ niedrig ist, sind das Heizelement 422, und die Kühler 418, 419 und 420 alle außer Betrieb, und es wird ein Ventil 426 für klimatisierte Luft je nach den Erfordernissen zur Steuerung der Temperatur betätigt und eingestellt. Der erste Lufteinlaß 416 ist in seiner Größe so gewählt, daß er der Raumluft-Strömung einen genügenden Widerstand entgegensetzt, so daß bei einer vollen Öffnung des Ventiles 426 für klimatisierte Luft nahezu die gesamte dem Raum durch das Gebläse 414 zugeführte Luft klimatisierte Luft ist. Es tritt jedoch immer etwas Raumluft durch den zweiten Lufteinlaß 416.
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Das Ventil 426 wird durch einen Luftbalg 427 betätigt, der aufgeblasen wird, um das Ventil in Richtung der Schließstellung zu bewegen, und zwar mit Hilfe von Steuerluft, die in eine Leitung 428 eintritt und durch ein Ventil 429 strömt. Ein unterer Zweig 430 des Ventiles 429 ist an den Luftbalg 427 angeschlossen. Ein Thermostat bzw. Temperatursensor 431 steuert das Ventil 429, wie oben in Verbindung mit den anderen Ausführungsformen beschrieben wurde.