-
Die Erfindung betrifft ein Belüftungssystem für ein Gebäude mit
mehreren darin befindlichen Räumen,
von denen zumindest eine Anzahl von ihnen mit wenigstens einer Zuführungseinrichtung
für Frischluft
von außerhalb
des Gebäudes
ausgestattet ist, wobei das besagte Belüftungssystem ferner mit einer
mechanischen Absaugeinrichtung mit einem steuerbaren Lüfter und
einer programmierbaren Steuereinheit ausgestattet ist, um in Bezug
auf einen bestimmten Zeitabschnitt die Steuerung der Menge an Frischluft
pro Raum in Abhängigkeit
von der Anzahl der in diesem Raum während dieses bestimmten Zeitabschnittes
befindlichen Personen zu ermöglichen,
und wobei in dem besagten System jede Zuführungseinrichtung und der Lüfter durch
die Steuereinheit je nach den in ihr gespeicherten Informationen
steuerbar sind.
-
Ein derartiges Belüftungssystem
ist aus dem Dokument DE-A-43 33 195 bekannt. In Abhängigkeit von
den Signalen, die von der Steuereinheit kommen, wird bzw. werden
in einem oder in mehreren Räumen
eine oder mehrere Zuführungseinrichtungen
in diesem System geöffnet,
und die mechanische Absaugvorrichtung wird auf einen Absaugvolumenstrom
eingestellt, welcher dem Volumenstrom entspricht, der über die
offenen Zuführungseinrichtungen
einströmen
kann. Demzufolge besteht das Ziel darin, eine optimale Steuerung
sowohl hinsichtlich der Frischluft, des Energieverlustes über die
Absaugung und in Bezug auf den Energieverbrauch des Systems und
den Druckausgleich zwischen dem Gebäudeinneren und dem Gebäudeäußeren zu
erreichen.
-
Diese Steuerung kann jedoch durch
unterschiedliche Faktoren ungünstig
beeinflusst werden. Zum Beispiel können der Winddruck oder ein
Unterdruck zur Folge haben, dass nicht die gewünschte Luftmenge durch die
Zuführungseinrichtungen
in den Innenraum einströmt.
Die Absaugvorrichtung kann und wird häufig in einem anderen Raum
als die Zuführungseinrichtung
untergebracht sein. Die Luft, welche abgesaugt werden soll, muss
dann von einem Raum in einen anderen bewegt werden. Dabei kann eine
ganze Reihe von unterschiedlichen Faktoren auftreten, die den Strömungswiderstand
betreffen. Zum Beispiel kann sich zwischen den Räumen eine Tür befinden, die entweder geschlossen,
nicht geschlossen oder nur teilweise geschlossen ist. Damit eine
Luftströmung
in der gewünschten
Art und Weise möglich
ist, wenn eine Tür
geschlossen ist, müssen dafür Vorkehrungen
getroffen werden, wie beispielsweise ein Schlitz an der Unterseite,
wobei aber dieser Schlitz von dem berechneten oder beabsichtigten Schlitz
durch die Art und die Natur der Fußbodenbedeckung beträchtlich
abweichen kann, was wiederum einen Einfluss auf die Menge an Luft
haben wird, die tatsächlich
abgeführt
wird. Diese und weitere Bedingungen haben zur Folge, dass zu viel
oder zu wenig Luft zur Verfügung
gestellt oder abgesaugt wird. Dies kann eine zu geringe oder eine
zu intensive Belüftung
oder eine Störung
des Druckgausgleiches zwischen dem Gebäudeinneren und dem Gebäudeäußeren zur
Folge haben, so dass unbeabsichtigte und unerwünschte Luftströmungen über sämtliche Arten
von Fugen und Rissen in den Gebäudeverbindungen
auftreten können,
wie beispielsweise in den Verbindungen der Gebäudehülle und des Daches.
-
Ein Gegenstand der Erfindung besteht
darin, ein Belüftungssystem
zur Verfügung
zu stellen, welches immer eine optimale und bedarfsgerechte Belüftung ermöglicht,
d. h., welches von der Anzahl der anwesenden Personen und von dem
Raum bzw. den Räumen,
in denen sich diese Personen befinden, abhängt und hauptsächlich unabhängig von
Faktoren ist, welche das Gleichgewicht zwischen der zugeführten und
der abgeführten
Luft stören
könnten,
mit anderen Worten ausgedrückt:
ein Belüftungssystem, welches
auf der Grundlage des optimalen Bedarfs gesteuert wird.
-
Dies wird gemäß der Erfindung mit einem Belüftungssystem
von dem im einleitenden Abschnitt beschrieben Typ erreicht, wenn
jede Zuführungseinrichtung
automatisch gesteuert wird, d. h. wenn sie in Abhängigkeit
vom Druckunterschied über
diese Zuführungseinrichtung
gesteuert wird, dann kann sie den Luftweg dergestalt steuern, dass
ein spezifischer, konstanter Volumenstrom erhalten wird, und wenn
außerdem
ein Sensor in der Nähe
des Lüfters angebracht
wird, wobei mit dem besagten Sensor die Luftmenge, die vom Lüfter hereingesaugt
wird, ermittelt werden soll, dann wird in Abhängigkeit von diesen ermittelten
Werten mit der Steuereinheit ein Steuersignal erzeugt, und das besagte
Steuersignal steuert die Drehzahl des Lüfters dergestalt, dass je nach
der festgestellten Gesamtzahl der sich in dem Gebäude befindlichen
Personen eine konstante Luftmenge abgesaugt wird.
-
Diese Maßnahmen liefern eine automatisch gesteuerte
Zufuhr und eine in Verbindung damit steuerbare, mechanische Absaugung,
wobei die Zufuhr und die Absaugung wechselseitig derart gekoppelt sind
und gesteuert werden, dass in jedem Raum, wo sich mindestens eine
Person befindet oder davon ausgegangen werden kann, dass sich dort
eine befindet, die gewünschte
und normgerechte Menge an Frischluft sicherge stellt wird. Dies wird
erreicht, weil in Abhängigkeit
von der Anzahl der Personen und des Raumes oder der Räume, wo
sich diese Personen befinden, automatisch gesteuerte Belüftungsvorrichtungen
in diesem Raum oder diesen Räumen
in entsprechenden Abständen
geöffnet
werden und die Absaugung auf die Gesamtzahl der sich in dem Gebäude befindlichen
Personen eingestellt wird. Die automatisch gesteuerten Belüftungsvorrichtungen
liefern immer eine korrekte Zufuhr, während die korrekte Absaugung
gesteuert wird, und, falls dies notwendig wird, durch die Messung
der Menge an abgeführter
Luft neu eingestellt wird. Demzufolge erfolgt die Belüftung genau
entsprechend dem tatsächlichen Bedarf,
ohne dass eine unnötige
Belüftung
derjenigen Räume
erfolgt, wo sich keine Personen aufhalten.
-
Indem gewährleistet wird, dass tatsächlich gerade
so viel an Luft zugeführt
wie abgeführt
wird, wird der gewünschte
Druckgausgleich zwischen dem Gebäudeinneren
und dem Gebäudeäußeren immer beibehalten.
Dies hat unter anderem zur Folge, dass unerwünschte Luftströmungen durch
Fugen und Risse weitgehend ausbleiben. Ein weiterer, großer Vorteil
besteht darin, dass dem Eingreifen eines Anwesenden, indem er zum
Beispiel eine Zuführungseinrichtung
in dem Raum, wo er sich gerade befindet, manuell schließt, durch
das Belüftungssystem
problemlos entgegen gewirkt werden kann, indem es eine andere Zuführungseinrichtung
zum Beispiel in einem anderen Raum öffnet. Eine derartige Störung des
Steuersystems hat auch gar keinen Einfluss wegen der Kombination
der automatisch gesteuerten Zuführungsvorrichtungen
mit einem Lüfter,
welcher hinsichtlich seines Absaugvolumenstroms bedarfsgerecht eingestellt
ist.
-
Ungeachtet der Tatsache, dass unterschiedliche
Gebäude
andere und veränderliche,
innere Luftwiderstände
im Absaugkanal und im Leitungssystem aufweisen, kann eine gesonderte
Lüfterberechnung
für jedes
Gebäude
entfallen, unabhängig davon,
ob die Anordnung dieser Gebäude
einander gleicht oder unterschiedlich ist. Die Tatsache, dass eine
Erhöhung
der Drehzahl des Lüfters
nicht die gleiche Erhöhung
des Volumenstroms bedeutet, ist ebenso ohne Einfluss. Außerdem können die
Drehzahlen von verschiedenen, dem Wesen nach gleichen Motoren unterschiedlich
sein, was entsprechende nachteilige Auswirkungen auf die Bemühungen hinsichtlich
eines spezifischen, konstanten Volumenstroms hat, nämlich insbesondere
bei niedrigen Drehzahlen, d. h. wenn sich eine oder zwei Personen in
dem Gebäude
befinden. Ein weiterer Faktor, welcher weniger gewünschte Auswirkungen
in dieser Beziehung haben kann, ist ein veränderlicher Unterdruck auf dem
Dach des Gebäudes
als Folge von wechselnden Winden (Kamineffekt).
-
All diese Probleme werden gemäß der Erfindung
auf wirksame Weise durch das Vorhandensein eines Sensor gelöst, mit
welchem der tatsächliche Volumenstrom
des Lüfters
auf direktem Wege gemessen und auf den gewünschten, konstanten Wert mit
Hilfe dieser Messung durch die Änderung
der Drehzahl des Lüfters
eingestellt werden kann, was nicht nur zu einem optimal arbeitenden
System mit Senkung der Energieverluste führt, sondern auch gewährleistet,
dass der Lüfter
tatsächlich
die gewünschte
Luftmenge absaugt und auch gewährleistet,
dass die gewünschte
Menge an Frischluft über die
automatisch gesteuerten Zuführungsvorrichtungen
einströmen
kann.
-
Damit die Messung des Sensors so
zuverlässig
wie nur möglich
ist, wird gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung vorgezogen, dass der Sensor in einer Zuführungsleitung
des Lüfters
angebracht wird. Im Gegensatz zu dem Teil der Leitung hinter dem
Lüfter,
wo Turbulenzen auftreten können, ist
der Luftstrom in der Zuführungsleitung
zum Lüfter so
gleichmäßig wie
nur möglich,
und die Messung und die diesbezügliche
Steuerung des Volumenstromes ist demzufolge dort am genauesten.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird es vorgezogen, dass der Sensor darauf ausgelegt
ist, die Luftgeschwindigkeit zu messen. Weil der Durchströmbereich
der Leitung am Sensor bekannt und konstant ist, kann der Volumenstrom durch
den Lüfter
demzufolge einfach bestimmt werden.
-
Ein erfindungsgemäßes Belüftungssystem kann in vielen
Gebäudetypen
mit verschiedenartigen Nutzungszwecken verwendet werden. Nachfolgend soll
dieses Belüftungssystem
anhand eines Beispiels für
den Einsatz in einem Haus näher
erläutert
werden.
-
Wenn ein derartiges Haus für eine Familie mit
vier Personen ausgelegt ist, werden Belüftungsmöglichkeiten für vier Personen
in Betracht gezogen, wobei zum Beispiel Ansaugöffnungen und dergleichen die
Zufuhr von Frischluft und eine zentrale mechanische Absauganlage
die Abführung
der Abluft übernehmen.
Falls jedoch das Haus nur von zwei Personen oder, was öfters vorkommt,
von weniger als vier Personen über
einen Teil eines Tages belegt ist, dann liegt ständig oder zeitweise eine überdimen sionierte
Belüftung
vor. Es kommt hinzu, dass Zufuhr und Abführung häufig nicht aufeinander abgestimmt sind.
Für Ansaugöffnungen
und dergleichen werden 7 dm3/s (= 25 m3/h) pro Person in Betracht gezogen, während eine
mechanische Absaugung nahezu immer mit einem statischen Lüfter mit
nur drei festgelegen Einstellungen ausgeführt wird.
-
Zur Lösung dieses Problems und derjenigen, die
weiter oben angeführt
sind, wird gemäß der Erfindung
eine nach Bedarf gesteuerte Belüftung
vorgenommen. Bei diesem System kommen automatisch gesteuerte Belüftungsgeräte für die Zufuhr
der Frischluft zum Einsatz, d. h. Ansaugöffnungen und dergleichen, welche
in der Lage sind, auf kontinuierliche Weise die Zufuhr einer konstanten
Menge an Frischluft und die Abführung
der Abluft über
eine mechanische Absauganlage mit einem gesteuerten Lüfter zu
gewährleisten,
insbesondere aber über
einen Lüfter,
welcher erheblich mehr Einstellmöglichkeiten aufweist,
wie beispielsweise einen stufenlos einstellbaren Lüfter; als
das der Fall ist mit einer einfachen, aber bis jetzt oft standardmäßig verwendeten
Dreistufenregelung, welche eine Steuereinheit umfasst, die in Abhängigkeit
von den bereitgestellten und eingegebenen Informationen sowohl die
Zufuhr der Frischluft als auch die Abführung der Abluft auf eine nach
Bedarf geregelte Art und Weise steuert.
-
Zu diesem Zweck ist jeder zu belüftende Raum
mit Belüftungsgeräten ausgestattet,
deren Volumenströme
dem Bedarf während
eines bestimmten Teils des Tages angepasst sein müssen. Die
Abführung über die
mechanische Absaugvorrichtung kann, wie dies bislang der Fall ist,
zum Beispiel von der Küche,
der Toilette und dem Bad aus erfolgen. Die Steuereinheit ist mit
einer Anzahl von Standardprogrammen ausgestattet, kann aber auch
individuell programmiert werden. Um eine nach Bedarf geregelte Steuerung
zu ermöglichen,
muss die Steuereinheit mit Daten darüber versorgt werden, wie viele
Personen sich in welchem Raum und während welchen Teils des Tages
aufhalten. Zum Beispiel werden eine oder mehrere Personen während des
Tages nicht anwesend sein, und andere, die anwesend sind, werden
sich hauptsächlich
im Wohnzimmer und in der Küche
aufhalten, während
nachts diese Personen sich größtenteils
in den Schlafzimmern aufhalten werden.
-
Die automatisch gesteuerten Ansaugöffnungen,
welche zum Einsatz gelangen sollen, müssen geschlossen werden, wenn
sich der Luftstrom aus dem Gebäudeinneren
nach draußen
bewegt, um somit Energieverluste als eine Folge von Luftumkehr zu ver meiden.
Wenn die Ansaugöffnung
durch einen Bewohner absichtlich per Hand geschlossen wird, so ist
die Steuereinheit dergestalt programmiert, dass ein Suchlauf nach
Ansaugöffnungen,
die geöffnet werden
können,
durchgeführt
wird, so dass auf diese Weise der gewünschte Volumenstrom erzielt
wird. Vorzugsweise erfolgt dies in den Räumen, wo sich entsprechend
den gespeicherten Daten keine Personen aufhalten. Eine weitere oder
zusätzliche
Möglichkeit
besteht darin, diejenigen Ansaugöffnungen, die
geöffnet
werden können,
auf einen höheren
Volumenstrom einzustellen. In Abhängigkeit von der gewünschten
Luftmenge ist es auch möglich,
die Ansaugöffnungen
abwechselnd zu öffnen
oder zu schließen.
Es ist auch möglich,
wenn sich zum Beispiel die Bewohner im Urlaub befinden, die Ansaugöffnungen
in den verschiedenen Räumen
turnusmäßig zu öffnen und
zu schließen,
so dass eine optimale Qualität
der Luft in dem Gebäude
beibehalten wird.
-
Weiterhin muss der Bewohner in der
Lage sein, einzugreifen, wenn spezielle Bedingungen auftreten, wie
zum Beispiel, wenn Besuch kommt oder Küchengeräte benutzt oder Bademöglichkeiten
genutzt werden. Für
diese Zwecke sind Schalter vorgesehen, zum Beispiel in der Küche und/oder
im Bad, so dass das System vorübergehend
außer
Betrieb gesetzt werden kann.
-
Um ein Optimum an am Bedarf orientierter Steuerung
unter allen weiter oben beschriebenen Bedingungen zu ermöglichen,
ist eine weitere Steuerung notwendig, um stets die gewünschte Menge
an Frischluft bereitzustellen und an Abluft abzuführen. Der
Ausgangspunkt dabei ist, dass die Steuerung druckneutral erfolgt,
d. h., dass die Zufuhr und die Abführung gleich sind, so dass über alle
möglichen Arten
von Fugen, Rissen und Gebäudeverbindungen kein
nachteiliges Eindringen von Fremdluft erfolgen kann. Um dies zu
verwirklichen, wird eine weitere Steuerung der zentralen, mechanischen
Absaugung in dem erfindungsgemäßen Belüftungssystem
gewählt.
Dadurch, dass die Drehzahl des Lüfters
in Abhängigkeit
von den ermittelten Daten des am Lüfter angeordneten Sensors nachgestellt
wird, wird immer die korrekt eingestellte Luftmenge abgesaugt, während das
System gewährleistet,
dass die verschiedenen Ansaugöffnungen
derart eingestellt werden, dass genau diese Menge an abgesaugter
Luft durch frische Außenluft
ersetzt werden kann. Die automatisch gesteuerten Zuführungsvorrichtungen
für die Frischluft
werden dann durch die Steuereinheit auf eine Stellung für den spezifischen
Volumenstrom eingestellt, während
die automatische Steuerfunktion dieser Zufuhrvorrichtungen gewährleistet,
dass bei dieser Volumenstromeinstellung kontinuier lich eine konstante
Luftmenge hindurchgeleitet wird. Dies bewirkt eine sehr wirkungsvolle
Eliminierung der vielen und verschiedenartigen Faktoren, welche
potentiell die am Bedarf orientierte Steuerung stören, wie
beispielsweise Änderungen
der Strömungswiderstände in den
Absaugleitungen und den Zuführungseinrichtungen
bei einer Veränderung
der Einstellungen und bei alternativen Einstellungen, ein Außendruck,
welcher veränderlich
ist und der an unterschiedlichen Orten rund um das Gebäude unterschiedlich
ist, Toleranzen in der vom Sensor gelieferten Drehzahl des Lüfters, Gebäudeabweichungen
zwischen ansonst einander gleichen Häusern usw.
-
Es ist selbstverständlich,
dass innerhalb des Rahmens der Erfindung viele Modifikationen und
Varianten möglich
sind. Weiter vorn wurde zum Beispiel Bezug auf ein Haus genommen,
welches für
eine Familie mit vier Personen ausgelegt ist; aber es kann sich
natürlich
durchaus auch um eine andere Anzahl von Personen handeln. Weiterhin
muss es nicht unbedingt ein Wohnhaus sein, denn das Belüftungssystem
kann auch in einem Bürogebäude oder
einem Gebäude,
welches einem anderen Verwendungszweck dient, eingesetzt werden.
Darüber
hinaus kann die Energiesparwirkung dieses Systems sogar noch dadurch
erhöht
werden, dass man Wärme
mit Hilfe einer Wärmepumpe
aus der abgesaugten Abluft rückgewinnt.
Diese rückgewonnene
Wärme kann dazu
verwendet werden, um Leitungswasser zu erwärmen, oder sie kann für weitere
Heizzwecke eingesetzt werden. Auch hier spielt die Steuereinheit
eine steuernde Rolle. Während
der Zeit, in der die Wärmepumpe
in Betrieb ist, verlangt diese ein Mindestmaß an Volumenstrom. Die Steuereinheit
kann gewährleisten,
dass zumindest diese Mindestanforderungen eingehalten werden. In
dem weiter oben erörterten Beispiel
erfolgt die Absaugung aus speziellen Räumen, nämlich der Küche, dem Bad und der Toilette. Darüber hinaus
können
weitere Räume
oder sämtliche
zu belüftenden
Räume direkt
an die Absaugung angeschlossen werden, für welche außerdem ein Raum in Betracht
gezogen werden kann, welcher ohne eine direkte Belüftung dieses
Raumes von außen an die Absaugung angeschlossen ist.