EP3247496B1 - Abzugsvorrichtung mit geregelter absaugeinrichtung - Google Patents

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EP3247496B1
EP3247496B1 EP16700890.3A EP16700890A EP3247496B1 EP 3247496 B1 EP3247496 B1 EP 3247496B1 EP 16700890 A EP16700890 A EP 16700890A EP 3247496 B1 EP3247496 B1 EP 3247496B1
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EP
European Patent Office
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air inlet
working space
air
exhaust
exhaust device
Prior art date
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EP16700890.3A
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French (fr)
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EP3247496A1 (de
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Konrad Kreuzer
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Original Assignee
Individual
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Publication of EP3247496A1 publication Critical patent/EP3247496A1/de
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Publication of EP3247496B1 publication Critical patent/EP3247496B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L1/00—Enclosures; Chambers
    • B01L1/04—Dust-free rooms or enclosures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B15/00—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area
    • B08B15/02—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area using chambers or hoods covering the area
    • B08B15/023—Fume cabinets or cupboards, e.g. for laboratories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems
    • B01L2200/147—Employing temperature sensors

Definitions

  • the present invention relates to a trigger device, in particular for laboratory areas.
  • Discharge devices in particular for laboratories, have long been known from the prior art. These are dealt with in particular in the standard DIN EN 14175 (see sections 1 to 7 there). Deduction devices are designed to provide a safe workplace environment for scientists, engineers and medical professionals working in dangerous / hazardous materials laboratories. Usually deduction devices are connected to existing ventilation units / exhaust air systems to suck air from a working space enclosed by the extraction device. Typically, draw-off devices are provided with different ports, for example, to carry liquid and / or gaseous media to or in the trigger device.
  • a trigger device With regard to the general structure of a trigger device is based on the German patent application DE 10 2014 202 271 with reference to the Applicant's Modular Deduction Device .
  • a modular extraction device in particular for laboratory areas is disclosed which discloses a work space enclosing housing with side walls and a ceiling wall.
  • the walls of this modular extraction device comprise profile elements between which plate elements are detachably arranged.
  • the present invention is particularly preferably used with such a modular extraction device.
  • Section 6 of the standard DIN EN 14175 defines the additional requirements for extraction devices that are to be operated with a variable air volume.
  • Section 7 of the standard DIN EN 14175 defines additional requirements for exhaust devices that are operated with increased heat load (for example, Bunsen burners or other heat sources can be installed in such exhaust systems).
  • a take-off device with a working space, wherein at least one of the sides is formed by a movable window slider.
  • a suction device is provided to remove air from the working space to filter by means of appropriate filter arrangements and to give them back into the environment.
  • the air is extracted by four independent extraction modules, which are connected in series in the ceiling area. These extraction modules are controlled and controlled by a master module.
  • US 5 716 267 A a fume hood with a closed working area and a primary and secondary exhaust air arrangement.
  • the primary exhaust arrangement is used to absorb vapors from the entire work area.
  • the secondary exhaust assembly is connected via a conduit to the primary exhaust assembly and includes a collection head to remove smoke from a small portion of the work area.
  • take-off devices which can be operated with an increased heat load.
  • the document discloses DE 40 40 723 A1
  • Such a take-off device which in principle can only be operated under heat load.
  • the present invention has the object to provide a take-off device that can be safely operated both without heat load (in so-called cold operation) as well as increased heat load, which can be operated with a comparatively low energy consumption and beyond Furthermore, it is compact and can be used over a comparatively wide control range / operating range.
  • An extraction device in particular for laboratory areas, comprises: a housing enclosing a working space with side walls and a ceiling wall, wherein at least one of the side walls comprises a movable window slider; a controllable suction device to guide air from the working space via at least one exhaust air connection in an exhaust system, wherein the suction device comprises at least two separate air inlet openings, which are fluidly connected to different areas of the working space and their volume flows are independently adjustable and adjustable, wherein the Volume flows of the air inlet openings and the proportionate ratio of the volume flows to each other in response to operating parameters is controlled, which are detected by means of sensors, which can be controlled by the air inlet openings of the exhaust air volume flow and the air distribution in the working space.
  • at least one of the air inlet openings is fluidically connected to a lower region and at least one of the air inlet openings is fluidically connected to an upper region of the working chamber in order to guide air out of the working chamber in each of these regions.
  • the separate air inlet openings of the suction device are fluidically connected to different areas of the working space, so that by the proportionate ratio of the volume flows to each other (for example, in Volume percent specified) and by the total amount of discharged air (ie by the exhaust air volume flow, which is led out of the work space), the air distribution in the working space can be regulated or adjusted.
  • an air roll can be formed in the working space, wherein the shape, size and rotational speed of the air roll, as well as the position of the air roll can be adjusted by the control of the air inlet openings.
  • an air flow without air roll which are substantially laminar from bottom to top (ie from the window slider into the suction) are provided in order to "empty" the working space quickly.
  • the take-off device is preferably arranged on a table construction such that the (vertically) movable window slider is positioned with its lower edge at a height of about 900 mm in the closed state (i.e., the table construction has a height of about 900 mm substantially).
  • the window slider also has a height of about 900 mm, so that the window slider is arranged at the arrangement of the extraction device on the table construction, at a height of between 900 mm to about 1800 mm.
  • the lower edge of the window slider is located approximately at a height of 1350 mm.
  • the fully open state of the window slider is typically not a working position, but is merely needed for maintenance.
  • the extraction device is preferably provided by corresponding frame racks made of steel or aluminum, which can be screwed together and between which the side walls or the ceiling wall can be arranged.
  • the sensor means comprise at least one temperature sensor for detecting the temperature in the working space and / or at least two temperature sensors for detecting a temperature difference between the working space and the surroundings.
  • the aim is to operate the extraction device generally in a range in which the fluid mechanics of the extraction device is stable, the critical temperature difference for each extraction device must be determined individually.
  • draw-off devices are typically fluidically unstable at a temperature difference between 4 and 6 ° K.
  • the sensor means comprise at least one position sensor for detecting the position of the movable window slider.
  • the position sensor thus the opening of the Window slider can be detected and the "open" area can be calculated.
  • a position sensor can be provided for example by a cable pull sensor, when the movable window slider is equipped by means of a corresponding cable system.
  • the sensor means comprise pollutant sensors for detecting pollutants in the working space and / or for detecting a pollutant difference between the working space and the environment.
  • pollutant sensors for detecting pollutants in the working space and / or for detecting a pollutant difference between the working space and the environment.
  • the latter may be of importance because diffusion processes may result due to the pollutant difference.
  • the sensor means comprise pressure sensors for detecting a pressure difference at least between one of the air inlet openings and the exhaust connection of the suction device.
  • the pressure difference before and after the air inlet opening is additionally detected at the at least one air inlet opening by means of pressure sensors in order to determine the pressure difference between the air inlet opening and the exhaust air connection.
  • at least one of the pressure sensors or advantageously all pressure sensors are designed as so-called venturi sensors. With the help of these pressure sensors, it is possible to measure the exhaust air volume flow discharged in the respective operating state (ie the total exhaust air volume) and determine in which capacity range the suction device is currently operated.
  • the sensor means comprise sensors for detecting the current operating state of the air inlet openings.
  • the air inlet openings can be adjusted by means of sliders and / or flaps between a fully open position and a fully closed position, wherein these operating conditions are detected by means of sensors, so that the air flow / volume flows guided through the air inlet openings can be detected.
  • the at least two air inlet openings are adjusted and regulated as a function of the detected operating parameters based on predefined operating states.
  • the possible operating states of the air inlet openings can be detected as a function of different operating parameters and based on this predefined control responses (which are stored for example in a memory unit of a control and control means) can be predefined.
  • the suction device comprises an air inlet box, an exhaust pipe and the exhaust port, wherein the at least two air inlet openings are arranged on the air inlet box. Furthermore, it is preferred that means for collecting and discharging condensate refluxing from the exhaust air system are provided on the air inlet box.
  • At least one of the air inlet openings is fluidly connected to a lower region and at least one of the air inlet openings is fluidly connected to an upper region of the working chamber in order to guide air out of the working chamber in each of these regions.
  • an air inlet opening can be fluidly connected to the lower region of the working space by means of a channel, which is preferably arranged between the rear wall of the extraction device and the working space.
  • the fluidic connection with the upper region of the working space can be provided, for example, by arranging the suction device on the ceiling wall of the extraction device and at least partially forming the ceiling wall as a perforated ceiling plate, so that air is discharged directly from the upper region of the working space through the air inlet opening can be.
  • the top wall of the extraction device is formed in two parts, wherein the part over which the suction device is arranged is formed as a perforated plate, preferably the rear part of the ceiling wall and the front part of the ceiling wall is designed as a transparent plate, so that In this area, a lighting device can be provided.
  • a lighting device can be provided.
  • Such an arrangement or fluidic connection of the air inlet openings is particularly preferred, since thereby the air distribution or the fluid mechanics in the working space can be influenced particularly advantageous.
  • a roller-shaped flow geometry of the air is provided in the working space or such training is supported.
  • the suction device comprises at least three air inlet openings, wherein at least one air inlet opening are fluidly connected to a lower area and at least two air inlet openings fluidly connected to an upper portion of the working space to each lead in these areas air from the working space.
  • the volume flow through one of the air inlet openings amounts to a maximum of between 400 and 600 m 3 per hour, particularly preferably between 450 and 500 m 3 per hour.
  • the volume flow through one of the air inlet openings amounts to a maximum of between 400 and 600 m 3 per hour, particularly preferably between 450 and 500 m 3 per hour.
  • Deductions are usually made with outside widths between 1.2 and 2.1 meters.
  • the exhaust air volume of prints is often displayed in m 3 per hour and meter in order to compare different prints.
  • the unit m is then displayed as the outer width of the trigger in meters.
  • a fume hood with an external width of 1.2 meters requires an exhaust air volume of about 480 m 3 per hour, while a fume hood with an external width of 2.1 meters requires an exhaust air volume of about 820 m 3 per hour.
  • the at least two air inlet openings which are fluidically connected to the upper region of the working space, are set and regulated in parallel. Furthermore, it is advantageous if all air inlet openings are set and regulated in parallel. In other words, the air inlet openings in this operating mode have substantially equal volume flows.
  • the air inlet openings are designed as flap arrangements, which are arranged on the air inlet box of the suction device.
  • the pressure difference between the air inlet opening, which is fluidically connected to the lower region of the working chamber and the exhaust air connection is preferably determined.
  • an alternative to the detection of the pressure difference in the document DE 195 45 948 A1 disclosed measuring structure can be used to improve the measurement accuracy and the control spread.
  • the extraction device comprises Nachströmö Maschinenen, so that even with fully closed window slider air can flow into the working space.
  • Such Nachströmö réelleen are typically provided above and below the window slider on the front of the trigger device.
  • Such Nachströmö réelleen are in particular for a so-called night mode, in which the window slider is completely closed, an advantage to be able to provide sufficient air exchange or sufficient suction in this operating condition can.
  • the extraction device comprises input, output and / or display means. This makes it possible to indicate to the operator the current operating state of the trigger device or by means of appropriate controls, the operator can switch the operating state of the trigger device, for example, from a regular operation in a night mode. Furthermore, it is advantageous if the trigger device comprises optical and / or acoustic alarm means. This gives the possibility to warn the laboratory personnel, for example, if a critical temperature is reached in the working space or the flow within the working space is unstable and there is a risk that pollutants can escape from the working space in the laboratory. Further, there is the possibility that the user manually rinses the exhaust device (i.e., substantially all of the working space is exhausted by the exhaust device by laminar flow).
  • the extraction device comprises, in addition to the extraction by the suction device no further suction, in particular no on the side or back walls.
  • the extraction device comprises means to guide support jets in the working space and thereby to influence the air introduction into the interior and the flow guidance.
  • Such means may for example be provided by nozzle arrangements.
  • FIG. 1 shows a schematic front view of a preferred embodiment of a trigger device 100, which is arranged on a table frame 110. In the upper area of the withdrawal device 100, a controllable suction device 120 is arranged.
  • the withdrawal device 100 is made of (preferably multi-part) vertical profile elements 130 which run from the table frame 110 up to and including the suction device 120 and correspondingly horizontally arranged profile elements 140.
  • a window slider 150 is provided at the front of the trigger 100.
  • an optional slot 160 for receiving terminals and controls is also provided.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the trigger 100 on FIG. 1 , Identical parts are provided with identical reference numerals.
  • the suction device 120 is disposed in the upper region of the haul-off device 100, namely above a partially perforated ceiling plate 170.
  • the ceiling plate 170 is formed in the rear area (ie in the area below the suction device 120) perforated and transparent in a front area formed so that a by the exhaust device 100 enclosed working space 180 by a above the transparent part of the ceiling plate 170 arranged lighting device 190 can be illuminated.
  • the suction device 120 is fluidically connected to a lower region of the working space 180 by means of a channel 210 formed by an intermediate wall 200 and the rear wall of the drawing device 100, as well as to the upper region of the working chamber 180 FIG. 2 Also clearly visible, the suction device 120 is further fluidly connected to an exhaust air system 220.
  • the withdrawal device 100 comprises Nachströmö réelleen 230, so that even in the closed state of the window slider 150, a certain volume flow can enter the working space 180.
  • the window slider 150 is movably supported by a cable system 240.
  • the table structure 110 has a height of about 900 mm
  • the window slider also has a height substantially of 900 mm, so that the lower edge of the window slider between a height of 900 mm (in the closed state) to about in a height of 1800 mm (in the fully opened state) is movably mounted.
  • a typical working and / or engagement position is provided here approximately at a height of 1350 mm.
  • FIGS. 4 to 5 show schematic horizontal views of the preferred extraction device 100, wherein in turn the same parts are provided with identical reference numerals.
  • a take-off device 100 according to the invention laterally from the window slider 150 preferably comprises multi-part vertical profile arrangements, by means of which vertical channels 250 are formed.
  • internals eg supply or discharge for media, fittings, valves, sockets, switches, security devices, etc.
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view of a controllable suction device 120, by means of which the exhaust air volume flow, which is guided into the exhaust air system 220 and the air distribution in the working space 180 can be controlled.
  • the suction device 120 preferably comprises an air inlet box 121, an exhaust pipe 122 and an exhaust port 123. In the region of the air inlet box 121, three flap arrangements 124, 125, 126 are provided.
  • the air inlet box 121 preferably has a substantially rectangular cross section of about 400 ⁇ 400 mm and a height of about 150 mm.
  • the flap assemblies 124, 125, 126 are preferably dimensioned such that the maximum volume flow that can be passed through one of the flap assemblies 124, 125, 126 (ie through one of the air inlet openings) is between 400 and 600 m 3 per hour, preferably between 450 and 500 m3 per hour.
  • the front flap assemblies 124, 125 are fluidly connected to the upper portion of the working space 180, which is guided through the perforated portion of the top plate 170, wherein the rear flap assembly 126 fluidly connected to the lower portion of the working space 180 via the channel 210, through the Intermediate wall 200 is formed, is connected.
  • the controllable suction device 120 comprises a measuring device 127, which is designed to measure the pressure difference between the exhaust port 123 and the air inlet box 121.
  • the measuring device 127 comprises at least three measuring points MS1, MS2 and MS 3 , which are preferably provided by means of Venturi sensors.
  • the pressure directly at the air inlet box 121 can be measured by the measuring point MS2.
  • the measuring device 127 also includes a solenoid valve 128th
  • sensors are provided (not shown) which can detect the exact flap position, so that the volume flow which is guided through the respective flap arrangements 124, 125, 126 or the exhaust air volume flow can be determined.
  • the flaps of the flap assemblies 124, 125, 126 are preferably designed such that the flaps allow closure of the flap arrangements approximately at an angle of 70 °, so that no further sealing stops must be provided.
  • the two front flap assemblies 124, 125 which are fluidly connected to the upper portion of the working space 180, are controlled / driven in parallel.
  • the pressure measuring hoses are preferably connected to the ambient air, so that the soiled or corrosive atmosphere of the working space 180 can be removed.
  • the volume flows respectively guided through the flap arrangements 124, 125, 126 can thus be set and distributed separately from one another.
  • only one flap arrangement can be used; at medium exhaust air flow rates, a half split on the front and rear flap arrangements can be made possible; in night mode
  • a very low exhaust air volume flow can be achieved by closing the front flap arrangements 124, 125 and only controlling or activating the rear flap arrangement 126 so that night operation with very low exhaust air volume flows can be made possible even with larger take-off devices.
  • the measuring device 127 may be switched in the control mode between the two measuring points MS2 and MS3, and are thus monitored, and 3 very low exhaust flow rates can be accurately measured and controlled by the measuring point MS.
  • the extraction device according to the invention can be operated with comparatively high inflow speeds of up to 0.5 m per second (which is required in particular in laboratories in Anglo-Saxon countries).
  • FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of another controllable suction device 120 ', by means of which the exhaust air volume flow, which is guided into the exhaust air system 220 and the air distribution in the working space 180 can be controlled.
  • the suction device 120 ' preferably comprises an air inlet box 121', an exhaust pipe 122 'and an exhaust port 123'.
  • an air inlet box 121 ' In the area of the air inlet box 121 ', in turn, three flap arrangements 124', 125 ', 126' are provided.
  • the flap assemblies 124 ', 125', 126 ' are preferably dimensioned such that the maximum volume flow that can be passed through one of the flap assemblies 124', 125 ', 126' (ie through one of the air inlet openings) is between 400 and 600 m 3 per hour, preferably between 450 and 500 m3 per hour.
  • the front flap assemblies 124 ', 125' are fluidly connected to the upper portion of the working space 180, which is guided through the perforated portion of the ceiling plate 170, wherein the rear flap assembly 126 ' fluidically connected to the lower region of the working space 180 via the channel 210, which is formed by the intermediate wall 200.
  • controllable suction device 120 ' also comprises a measuring device 127', which is set up to measure the pressure difference between the exhaust port 123 'and the air inlet box 121'.
  • the measuring device 127 ' also comprises at least three measuring points MS1', MS2 'and MS3', which are preferably provided by means of venturi sensors.
  • the pressure directly at the air inlet box 121' can be measured by the measuring point MS2 '.
  • the measuring setup shown measures in FIG. 7 shown measurement structure not in front of and behind the flap assembly 126 '(ie not the differential pressure of the flap assembly 126') but only behind the flap assembly 126 '.
  • the in FIG. 7 shown measurement structure thus provides a to the in FIG. 6 Depending on the requirements on the spreading of the air quantity and this simplified measurement structure can be used in a trigger device according to the invention.
  • sensors are provided (not shown) which can detect the exact flap position, so that the volume flow which is guided through the respective flap arrangements 124 ', 125', 126 'or the exhaust air volume flow can be determined.
  • flaps of the flap assemblies 124 ', 125', 126 ' are preferably formed such that the flaps allow approximately at an angle of 70 ° closing the flap assemblies, so that no further sealing stops must be provided.
  • the two front flap assemblies 124 ', 125' which are fluidly connected to the upper portion of the working space 180, are parallel controlled / driven.
  • the pressure measuring hoses are preferably connected to the ambient air, so that the soiled or corrosive atmosphere of the working space 180 can be removed.
  • the measuring device 127 ' can be switched in normal operation between the two measuring points MS2' and MS 3 'and thus monitored, which can be accurately measured and controlled by the measuring point MS 3 ' low exhaust air flow rates.
  • FIG. 8 shows the dependence of the volume flow of the measured differential pressure, by the measuring device 127 (see. FIG. 6 ) between the air inlet box 121 and the exhaust port 123 is measured. Different control ranges are shown.
  • the characteristic DN 200 provides a control range of 100 to 550 m3 per hour for small draw-off devices, the characteristic DN 250 a control range of 200 to 850 m3 per hour for medium draw-offs and the characteristic DN 315 a control range of 300 to 1500 m3 per hour for large ones Discharge devices.
  • V is the volume flow
  • C is the throttle factor
  • ⁇ p is the detected pressure difference.
  • the characteristic curve M1 represents the signal generated by the measuring device 127 '(cf. FIG. 7 ) measured differential pressure.
  • control unit may control the flap positions of the flap assemblies 124, 125, 126, 124 ', 125', 126 'to increase the volume flows of the individual flap assemblies 124, 125, 126, 124', 125 ', 126' regulate, and thus the exhaust air volume flow of the suction device 120, 120 ', and the proportionate ratio of the volume flows of the flap assemblies 124, 125, 126, 124', 125 ', 126' to each other, to regulate the air distribution in the working space.
  • FIG. 10 shows exemplarily the flap positions of the flap assemblies 124, 125, 126 for a control range of 100 to 550 m 3 per hour (ie for DN 200), wherein the individual pressure sensor signals were given with corresponding numerical values.
  • the suction device 120 applies, except for data acquisition at the rear flap assembly 126', the corresponding.
  • FIG. 11 schematically shows the air flow profile in a working space 180 of a discharge device 100 according to the invention with the window sash 150 open at different temperatures.
  • isothermal operation ie the temperature in the working space 180 corresponds to the temperature of the environment
  • the exhaust air volume flow is directed approximately 50% through the front door assemblies 124, 125 and about 50% through the rear door assembly 126.
  • FIG. 10 can be clearly seen in the left partial image, forms in the working space 180, a rotating, stable exhaust air roller, which provides an orderly and stable flow of the working space 180.
  • the disadvantage here can be seen in the fact that the average residence time in the exhaust air roll is up to 120 seconds, so that it can lead to a "concentration" of pollutants here.
  • the controller detects this and alters the proportionate air distribution between the front flap assemblies 124, 125 and the rear flap assembly 126 (e.g., a 66% distribution to the front flap assemblies 124, 125 and 33% to the rear flap assembly 126).
  • a higher volume flow through the front flap assemblies 124, 125 is performed, so that in this way the flow distribution in the working space 180 is changed such that the air roll is reduced in total and moved into the front region of the working space 180.
  • this reduces the average residence time of the pollutants in the air roll.
  • this can also be the temperature difference can be reduced.
  • FIG. 11 In the right part of the image FIG. 11 is shown an operating situation with high thermal load, the temperature difference has already reached a critical value, so that the flow in the working space 180 has become unstable.
  • the exhaust air volume flow is increased between 30 and 50%.
  • at least 90% of the exhaust air volume flow is passed through the front flap assemblies 124, 125, so that essentially a laminar flow, which is sucked off, for example, at about 0.2 m per second, is formed.
  • no air roll is provided in this operating state, but the working space 180 as soon as possible (preferably within 10 to 20 seconds) flushed, ie the pollutants and the heated air within the working space 180 are completely removed.
  • the user can also switch this operating state manually.
  • FIG. 12 shows a schematic representation of the air flow in the working space 180 with the window sash 150 closed at different temperatures.
  • the isothermal operation is shown, in which 50% of the exhaust air volume flow through the front and rear Flap assemblies 124, 125, 126 are performed.
  • a relatively large rotating air roller forms in the working space 180, which ensures that a stable and substantially homogeneous mixing of the working space 180 takes place.
  • the disadvantage of this operating state is, in turn, that pollutants can linger up to 120 seconds in the working space 180 and therefore "concentration effects" can occur.
  • FIG. 11 shown in all sub-images in this operating state can pass through the Nachströmö réelleen 230 air in the working space 180.
  • an operating state with heat load in the working space 180 is shown.
  • the distribution between the rear and front flap assemblies 124, 125, 126 is varied so that about 90% of the exhaust air volume flow is passed through the front flap assemblies 124, 125, moreover the exhaust air volume flow is increased by about 50% is increased.
  • the rotating air roller decreases and is moved into the front part of the haul-off device 100.
  • the reduced air roller thus reduces the mean residence time of the pollutants in the exhaust device 100 and the temperature differences can be reduced accordingly. If the temperature difference reaches a critical value (which is preferably stored in the DDC unit), the exhaust air volume flow is increased up to the maximum value until the fault has diminished accordingly.
  • the extraction device 100 is shown in so-called night mode.
  • night mode the trigger device 100 is operated without thermal load and without active pollution.
  • the withdrawal device 100 serves as a kind of storage space.
  • the main objective in this operation is to operate the extraction device 100 as energy-efficiently as possible. This is of particular importance since exhaust devices operate a significant part of their life in this night mode. Therefore, a significant part of the energy consumption of a trigger device results the night mode.
  • FIG. 13 shows an exemplary controller parameterization of the exhaust air volume flow in dependence of the positioning of the window slider.
  • the exhaust air volume flow in addition to the above-described change in the proportionate volume flows of the valve assemblies) can be increased, the maximum exhaust air volume flow for a temperature difference, the size is set as the preset critical value for temperature difference and about 1.5 times represents the exhaust air volume flow in the control mode.

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Description

    1. Gebiete der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abzugsvorrichtung, insbesondere für Laborbereiche.
    • 2. Hintergrund
  • Aus dem Stand der Technik sind Abzugsvorrichtungen, insbesondere für Laborbereiche seit langem bekannt. Diese werden insbesondere in der Norm DIN EN 14175 (vgl. dort die Abschnitte 1 bis 7) behandelt. Abzugsvorrichtungen sollen dabei eine sichere Arbeitsplatzumgebung für Naturwissenschaftler, Ingenieure und Mediziner, die in Laboratorien mit gefährlichen/bedenklichen Stoffen tätig sind, bereitstellen. Üblicherweise werden Abzugsvorrichtungen an vorhandene Entlüftungseinheiten/Abluftsysteme angeschlossen, um Luft aus einem durch die Abzugsvorrichtung umschlossenen Arbeitsraum abzusaugen. Typischerweise werden Abzugsvorrichtungen mit verschiedenen Anschlüssen versehen, beispielsweise um flüssige und/oder gasförmige Medien an oder in die Abzugsvorrichtung zu führen.
  • Hinsichtlich des allgemeinen Aufbaus einer Abzugsvorrichtung wird auf die deutsche Patentanmeldung DE 10 2014 202 271 mit dem Titel "Modulare Abzugsvorrichtung" des Anmelders verwiesen. In dieser Druckschrift wird eine modulare Abzugsvorrichtung, insbesondere für Laborbereiche offenbart, die ein einen Arbeitsraum umschließendes Gehäuse mit Seitenwänden und einer Deckenwand offenbart. Die Wände dieser modularen Abzugsvorrichtung umfassen Profilelemente, zwischen denen Plattenelemente lösbar angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung wird besonders bevorzugt mit einer derartigen modularen Abzugsvorrichtung eingesetzt.
  • In Abschnitt 6 der Norm DIN EN 14175 werden dabei die zusätzlichen Anforderungen an Abzugsvorrichtungen definiert, die mit einer variablen Luftmenge betrieben werden sollen. In Abschnitt 7 der Norm DIN EN 14175 werden darüber hinausgehende Anforderungen an Abzugsvorrichtungen definiert, die mit erhöhter Wärmelast betrieben werden (beispielsweise können in derartigen Abzugsvorrichtungen Bunsenbrenner oder andere Wärmequellen angeordnet werden).
  • Im Stand der Technik sind dabei insbesondere Abzugsvorrichtungen bekannt, die in Abhängigkeit des Öffnungsgrades des Fensterschiebers die Luftmenge variieren, d.h. den Luftvolumenstrom, der mit Hilfe einer Absaugeinrichtung aus dem Arbeitsraum in ein Abluftsystem herausgeführt wird. Derartige Abzugsvorrichtungen werden beispielsweise in den Druckschriften DE 44 02 541 A1 , US 4,741,257 beschrieben.
  • Ferner sind Abzugsvorrichtungen, beispielsweise aus den Druckschriften US 5,924,920A , US 7,470,176 und US 5,697,838 , bekannt, die verschiedene Anordnungen von Stellgliedern aufweisen, mit Hilfe derer eine bevorzugte walzenförmige Luftströmung innerhalb des Arbeitsraums bereitgestellt werde kann.
  • Des Weiteren offenbart WO 2007 / 149 584 A2 eine Abzugsvorrichtung mit einem Arbeitsraum, wobei zumindest eine der Seiten durch einen beweglichen Fensterschieber gebildet ist. Im Deckenbereich des Arbeitsraums ist eine Absaugeinrichtung vorgesehen, um Luft aus dem Arbeitsraum abzuführen, mittels entsprechender Filteranordnungen zu filtern und diese wieder in die Umgebung abzugeben. Eine Absaugung der Luft erfolgt durch vier voneinander unabhängige Absaugmodule, die im Deckenbereich in Reihe geschaltet sind. Diese Absaugmodule werden durch ein Mastermodul angesteuert und geregelt.
  • Ferner offenbart US 5 716 267 A einen Laborabzug mit einem geschlossenen Arbeitsbereich und einer primären und sekundären Abluftanordnung. Die primäre Abluftanordnung dient dazu, Dämpfe aus dem gesamten Arbeitsbereich aufzunehmen. Die sekundäre Abluftanordnung ist über eine Leitung mit der primären Abluftanordnung verbunden und umfasst einen Sammelkopf, um Rauch aus einem kleinen Teil des Arbeitsbereiches zu entfernen.
  • Zudem offenbart DE 35 10 647 A1 eine Entlüftungseinrichtung für einen Abzugsschrank von Labortischen, welche ein Regelorgan für die Steuerung der Abluftmenge bereitstellt.
  • Ferner sind im Stand der Technik Abzugsvorrichtungen bekannt, die mit einer erhöhten Wärmelast betrieben werden können. Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 40 40 723 A1 eine derartige Abzugsvorrichtung, wobei diese grundsätzlich nur unter Wärmelast betrieben werden kann.
  • Generell ist es wünschenswert eine Abzugsvorrichtung derart zu betreiben, dass nur diejenige Luftmenge abgesaugt wird, um ein sicheres Arbeiten zu gewährleisten, da der Betrieb bzw. das Absaugen der Luft aus dem Arbeitsraum mit einem vergleichsweise hohen Energieaufwand verbunden ist, und somit entsprechend hohe Kosten verursacht. Typische Abzugsvorrichtungen benötigen vergleichbar viel Energie, wie ein Durchschnittseinfamilienhaus.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Abzugsvorrichtung anzugeben, die sowohl ohne Wärmelast (im sogenannten Kaltbetrieb) als auch bei erhöhter Wärmelast sicher betrieben werden kann, die darüber hinaus mit einem vergleichsweise niedrigen Energieverbrauch betrieben werden kann und die ferner kompakt aufgebaut ist und die über einen vergleichsweise breiten Regelbereich/Betriebsbereich eingesetzt werden kann. Diese und andere Aufgaben die beim Lesen der vorliegenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
    • 3. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Eine erfindungsgemäße Abzugsvorrichtung, insbesondere für Laborbereiche, umfasst: ein einen Arbeitsraum umschließendes Gehäuse mit Seitenwänden und einer Deckenwand, wobei zumindest eine der Seitenwände einen beweglichen Fensterschieber umfasst; eine regelbare Absaugeinrichtung, um Luft aus dem Arbeitsraum über zumindest einen Abluftanschluss in ein Abluftsystem zu führen, wobei die Absaugeinrichtung zumindest zwei voneinander getrennte Lufteinlassöffnungen umfasst, die strömungstechnisch mit unterschiedlichen Bereichen des Arbeitsraums verbunden sind und deren Volumenströme unabhängig voneinander einstellbar und regelbar sind, wobei die Volumenströme der Lufteinlassöffnungen und das anteilige Verhältnis der Volumenströme zueinander in Abhängigkeit von Betriebsparametern geregelt wird, die mittels Sensormitteln erfasst werden, wobei durch die Lufteinlassöffnungen der Abluftvolumenstrom und die Luftverteilung im Arbeitsraum regelbar sind. Dabei ist zumindest eine der Lufteinlassöffnungen strömungstechnisch mit einem unteren Bereich und zumindest eine der Lufteinlassöffnungen strömungstechnisch mit einem oberen Bereich des Arbeitsraums verbunden, um jeweils in diesen Bereichen Luft aus dem Arbeitsraum zu führen.
  • Die voneinander getrennten Lufteinlassöffnungen der Absaugeinrichtung sind dabei strömungstechnisch mit unterschiedlichen Bereichen des Arbeitsraums verbunden, so dass durch das anteilige Verhältnis der Volumenströmen zueinander (beispielsweise in Volumenprozent angegeben) und durch die Gesamtmenge der abgeführten Luft (d.h. durch den Abluftvolumenstrom, der insgesamt aus dem Arbeitsraum herausgeführt wird) die Luftverteilung im Arbeitsraum geregelt bzw. eingestellt werden kann. Beispielsweise kann im Arbeitsraum eine Luftwalze ausgebildet werden, wobei durch die Ansteuerung der Lufteinlassöffnungen die Form, Größe und Rotationsgeschwindigkeit der Luftwalze, sowie die Position der Luftwalze eingestellt werden kann. Weiterhin kann, beispielsweise mit höheren Abluftvolumenströmen, eine Luftströmung ohne Luftwalze, die im Wesentlichen laminar von unten nach oben (d.h. vom Fensterschieber bis in die Absaugeinrichtung hinein) bereitgestellt werden, um den Arbeitsraum schnell "entleeren" zu können.
  • Die Abzugsvorrichtung wird dabei vorzugsweise auf einer Tischkonstruktion derart angeordnet, dass der (vertikal) bewegliche Fensterschieber mit seiner Unterkante auf einer Höhe von etwa 900 mm im geschlossenen Zustand positioniert ist (d.h. die Tischkonstruktion weist im Wesentlichen eine Höhe von etwa 900 mm auf). Typischerweise weist der Fensterschieber ebenfalls eine Höhe von etwa 900 mm auf, so dass der Fensterschieber bei Anordnung der Abzugsvorrichtung auf der Tischkonstruktion, in einer Höhe zwischen 900 mm bis etwa 1800 mm angeordnet ist. In einer typischen Arbeits- oder Eingriffsposition ist die Unterkante des Fensterschiebers in etwa auf einer Höhe von 1350 mm angeordnet. Der vollständig geöffnete Zustand des Fensterschiebers stellt typischerweise keine Arbeitsposition dar, sondern wird lediglich zur Wartung benötigt.
  • Die Abzugsvorrichtung wird vorzugsweise durch entsprechende Rahmengestelle aus Stahl oder Aluminium bereitgestellt, die miteinander verschraubt werden können und zwischen denen die Seitenwände bzw. die Deckenwand angeordnet werden können.
  • Vorteilhafterweise umfassen die Sensormittel zumindest einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur im Arbeitsraum und/oder zumindest zwei Temperatursensoren zum Erfassen einer Temperaturdifferenz zwischen dem Arbeitsraum und der Umgebung. Dadurch besteht die Möglichkeit, die regelbare Absaugeinrichtung in Abhängigkeit der Wärmelast im Arbeitsraum bzw. in Abhängigkeit der erfassten Temperaturdifferenz zu betreiben. Aufgrund eines möglichen Temperaturunterschieds zwischen dem Arbeitsraum und der Umgebung können sich im Arbeitsraum verschiedene thermische Schichten aufgrund der Dichteunterschiede bei unterschiedlichen Temperaturen bilden. Fernen können sich aufgrund von zu hohen Temperaturdifferenzen unerwünschte Strömungsprofile ausbilden, bei denen nicht mehr gewährleistet werden kann, dass die belastete Innenluft sicher durch die Absaugeinrichtung abgesaugt wird, so dass Schadstoffe aufgrund der instabilen Strömungsmechanik aus dem Arbeitsraum in den Laborbereich austreten können.
  • In Versuchen wurde festgestellt, dass die Strömungsmechanik einer Abzugsvorrichtung typischerweise bei einer kritischen Temperaturdifferenz von etwa 4 bis 6 °K instabil werden kann und es bei einer weiteren Erhöhung der Temperaturdifferenz zu massiven Schadstoffaustritten kommen kann. Weiterhin wurde festgestellt, dass bei Temperaturdifferenzen größer als 10 °K Schadstoffe auch bei geschlossenem Fensterschieber austreten können (beispielsweise durch die sogenannten Nachströmöffnungen bzw. zwischen den Seitenscheiben oberhalb des Fensterschiebers).
  • Demgemäß ist es wesentlich, derartige kritische Temperaturdifferenzen zu verhindern bzw. die Temperaturdifferenz an sich möglichst klein zu halten. Ziel ist es dabei, die Abzugsvorrichtung generell in einem Bereich zu betreiben, in dem die Strömungsmechanik der Abzugsvorrichtung stabil ist, wobei die kritische Temperaturdifferenz für jede Abzugsvorrichtung individuell ermittelt werden muss. Wie bereits ausgeführt werden Abzugsvorrichtungen typischerweise bei einer Temperaturdifferenz zwischen 4 und 6 °K strömungsmechanisch instabil.
  • Vorzugsweise umfassen die Sensormittel zumindest einen Positionssensor zum Erfassen der Position des beweglichen Fensterschiebers. Durch den Positionssensor kann somit die Öffnung des Fensterschiebers erfasst werden und die "offene" Fläche kann errechnet werden. Ein derartiger Positionssensor kann beispielsweise durch einen Seilzugsensor bereitgestellt werden, wenn der bewegliche Fensterschieber mittels eines entsprechenden Seilzugsystems ausgestattet ist.
  • Vorteilhafterweise umfassen die Sensormittel Schadstoffsensoren zum Erfassen von Schadstoffen im Arbeitsraum und/oder zum Erfassen einer Schadstoffdifferenz zwischen dem Arbeitsraum und der Umgebung. Letztere kann von Bedeutung sein, da sich Aufgrund der Schadstoffdifferenz Diffusionsprozesse ergeben können.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass die Sensormittel Drucksensoren zum Erfassen einer Druckdifferenz zumindest zwischen einer der Lufteinlassöffnungen und dem Abluftanschluss der Absaugeinrichtung umfassen. Diesbezüglich ist es bevorzugt, dass an der zumindest einen Lufteinlassöffnung zusätzlich die Druckdifferenz vor und nach der Lufteinlassöffnung mittels Drucksensoren erfasst wird, um die Druckdifferenz zwischen der Lufteinlassöffnung und dem Abluftanschluss zu ermitteln. Dabei ist es bevorzugt, dass zumindest einer der Drucksensoren bzw. vorteilhafterweise alle Drucksensoren als sogenannte Venturi-Sensoren ausgebildet sind. Mit Hilfe dieser Drucksensoren besteht die Möglichkeit den im jeweiligen Betriebszustand abgeführte Abluftvolumenstrom (also die Gesamtsabluftmenge) zu messen und festzustellen, in welchem Kapazitätsbereich die Absaugeinrichtung aktuell betrieben wird.
  • Hinsichtlich der Messung des Differenzdrucks (also hinsichtlich der Erfassung des aktuellen des Abluftvolumenstroms) wird auf die Druckschrift DE 195 45 948 A1 mit dem Titel "Vorrichtung zum Bestimmen der Stärke eines Gasvolumenstroms" des Anmelders verwiesen. In dieser Druckschrift wird eine Vorrichtung zum Bestimmen der Stärke eines Gasvolumenstroms mittels einer Differenzdruckmessung offenbart, die eine Druckdifferenz vor und nach einer Drosselklappe misst, um die Drucksensoren in ihrem optimalen Genauigkeitsbereich betreiben zu können, und zwar bei einer Regelspreizung von zumindest 1 zu 10.
  • Vorzugsweise umfassen die Sensormittel Sensoren zum Erfassen des aktuellen Betriebszustands der Lufteinlassöffnungen. Beispielsweise können die Lufteinlassöffnungen mittels Schiebern und/oder Klappen zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung eingestellt werden, wobei diese Betriebszustände mittels Sensoren erfasst werden, so dass die durch die Lufteinlassöffnungen geführte Luftmenge/Volumenströme erfasst werden können.
  • Vorteilhafterweise werden die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen in Abhängigkeit der erfassten Betriebsparameter basierend auf vordefinierten Betriebszuständen eingestellt und geregelt. Beispielsweise können im Rahmen eines Kalibrier- bzw. Installationsverfahrens die möglichen Betriebszustände der Lufteinlassöffnungen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsparametern erfasst werden und basierend hierauf können vordefinierte Regelantworten (die beispielsweise in einer Speichereinheit eines Regel- und Steuermittels abgespeichert werden) vordefiniert werden.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Absaugvorrichtung einen Lufteinlasskasten, ein Abluftrohr und den Abluftanschluss, wobei die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen am Lufteinlasskasten angeordnet sind. Ferner ist es bevorzugt, dass am Lufteinlasskasten Mittel zum Auffangen und Ableiten von aus dem Abluftsystem rückfließenden Kondensats vorgesehen sind.
  • Erfindungsgemäß
    ist zumindest eine der Lufteinlassöffnungen strömungstechnisch mit einem unteren Bereich und zumindest eine der Lufteinlassöffnungen strömungstechnisch mit einem oberen Bereich des Arbeitsraums verbunden, um jeweils in diesen Bereichen Luft aus dem Arbeitsraum zu führen.
  • Beispielsweise kann eine Lufteinlassöffnung mit Hilfe eines Kanals, der vorzugsweise zwischen der Rückwand der Abzugsvorrichtung und dem Arbeitsraum angeordnet ist, strömungstechnisch mit dem unteren Bereich des Arbeitsraums verbunden werden. Die strömungstechnische Verbindung mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass die Absaugeinrichtung an der Deckenwand der Abzugsvorrichtung angeordnet ist und die Deckenwand zumindest teilweise als gelochte Deckenplatte ausgebildet ist, so dass durch die Lufteinlassöffnung Luft unmittelbar aus dem oberen Bereich des Arbeitsraums abgeführt werden kann.
  • Es ist ferner bevorzugt, dass die Deckenwand der Abzugsvorrichtung zweigeteilt ausgebildet ist, wobei der Teil, über dem die Absaugeinrichtung angeordnet ist als gelochte Platte ausgebildet ist, vorzugsweise der hintere Teil der Deckenwand und der vordere Teil der Deckenwand als durchsichtige Platte ausgeführt ist, so dass in diesem Bereich eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen werden kann. Eine derartige Anordnung bzw. strömungstechnische Verbindung der Lufteinlassöffnungen wird besonders bevorzugt, da dadurch die Luftverteilung bzw. die Strömungsmechanik im Arbeitsraum besonders vorteilhaft beeinflusst werden kann. Insbesondere wird durch die Absaugung von Luft im unteren Bereich des Arbeitsraums eine walzenförmige Strömungsgeometrie der Luft im Arbeitsraum bereitgestellt bzw. wird eine solche Ausbildung unterstützt.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Absaugeinrichtung zumindest drei Lufteinlassöffnungen, wobei zumindest eine Lufteinlassöffnung strömungstechnisch mit einem unteren Bereich und zumindest zwei Lufteinlassöffnungen strömungstechnisch mit einem oberen Bereich des Arbeitsraums verbunden sind, um jeweils in diesen Bereichen Luft aus dem Arbeitsraum zu führen.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass der Volumenstrom durch eine der Lufteinlassöffnungen maximal zwischen 400 und 600 m3 pro Stunde, besonders vorzugsweise zwischen 450 und 500 m3 pro Stunde beträgt. Durch eine derartige Dimensionierung der Lufteinlassöffnungen besteht die Möglichkeit, die Abzugsvorrichtung in einem Bereich zwischen etwa 100 m3 pro Stunde und 1500 m3 pro Stunde zu betreiben, so dass die erfindungsgemäße Abzugsvorrichtung für alle vorgegebenen Regelbereiche nach DIN EN 14175 betrieben werden kann (DN 200 für einen Regelbereich von 100 bis 550 m3 pro Stunde für kleine Abzüge; DN 250 für einen Regelbereich von 200 bis 850 m3 pro Stunde für mittlere Abzüge; DN 315 für einen Regelbereich von 300 bis 1500 m3 pro Stunde für große Abzüge). Abzüge werden üblicherweise mit Außenbreiten zwischen 1,2 und 2,1 Meter hergestellt. Die Abluftmenge von Abzügen wird, um verschiedene Abzüge vergleichen zu können, oft in m3 pro Stunde und Meter dargestellt. Die Einheit m wird dann als Außenbreite des Abzuges in Meter dargestellt. Bei 400 m3 pro Stunde und Meter benötigt ein Abzug mit einer Außenbreite 1,2 Meter eine Abluftmenge von etwa 480 m3 pro Stunde, während ein Abzug mit einer Außenbreite von 2,1 Metern eine Abluftmenge von etwa 820 m3 pro Stunde benötigt.
  • Vorteilhafterweise werden die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen, die strömungstechnisch mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums verbunden sind, parallel eingestellt und geregelt. Ferner ist es von Vorteil, wenn alle Lufteinlassöffnungen parallel eingestellt und geregelt werden. Mit anderen Worten weisen die Lufteinlassöffnungen in diesem Betriebsmodus im Wesentlichen gleiche Volumenströme auf.
  • Vorzugsweise sind die Lufteinlassöffnungen als Klappenanordnungen ausgebildet, die am Lufteinlasskasten der Absaugvorrichtung angeordnet sind.
  • Vorzugsweise wird zur Ermittlung des durch die Absaugeinrichtung geführten Abluftvolumenstroms die Druckdifferenz zwischen der Lufteinlassöffnung, die strömungstechnisch mit dem unteren Bereich des Arbeitsraums verbunden ist und dem Abluftanschluss ermittelt. Wie oben bereits ausgeführt, kann zur Erfassung der Druckdifferenz alternativ ein in der Druckschrift DE 195 45 948 A1 offenbarter Messaufbau eingesetzt werden, um die Messgenauigkeit und die Regelspreizung zu verbessern.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Abzugsvorrichtung Nachströmöffnungen, so dass auch bei vollständig geschlossenem Fensterschieber Luft in den Arbeitsraum einströmen kann. Derartige Nachströmöffnungen werden typischerweise oberhalb und unterhalb des Fensterschiebers an der Vorderseite der Abzugsvorrichtung vorgesehen. Derartige Nachströmöffnungen sind dabei insbesondere für einen sogenannten Nachtbetrieb, bei dem der Fensterschieber vollständig geschlossen ist, von Vorteil, um auch in diesem Betriebszustand einen ausreichenden Luftaustausch bzw. eine ausreichende Absaugung bereitstellen zu können.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass die Abzugsvorrichtung Ein-, Ausgabe- und/oder Anzeigemittel umfasst. Dadurch besteht die Möglichkeit, dem Bediener den derzeitigen Betriebszustand der Abzugsvorrichtung anzuzeigen bzw. mittels entsprechender Bedienelemente kann der Bediener den Betriebszustand der Abzugsvorrichtung umschalten, beispielsweise von einem Regelbetrieb in einen Nachtbetrieb. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Abzugsvorrichtung optische und/oder akustische Alarmmittel umfasst. Dadurch besteht die Möglichkeit, das Laborpersonal zu warnen, falls beispielsweise eine kritische Temperatur im Arbeitsraum erreicht wird oder die Strömung innerhalb des Arbeitsraums instabil wird und die Gefahr besteht, dass Schadstoffe aus dem Arbeitsraum in den Laborraum austreten können. Ferner besteht dadurch die Möglichkeit, dass der Benutzer die Abzugsvorrichtung manuell spült (d.h. dabei wird im Wesentlichen der gesamte Arbeitsraum durch die Absaugeinrichtung mittels Laminarströmung entleert).
  • Vorteilhafterweise umfasst die Abzugsvorrichtung außer der Absaugung durch die Absaugeinrichtung keine weiteren Absaugungen, insbesondere keine an den Seiten- oder Rückenwänden.
  • Ferner ist es von Vorteil, dass die Abzugsvorrichtung Mittel umfasst, um Stützstrahlen in den Arbeitsraum zu führen und um dadurch die Lufteinführung in den Innenraum und die Strömungsführung zu beeinflussen. Derartige Mittel können beispielsweise durch Düsenanordnungen bereitgestellt werden.
    • 4. Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
  • Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung der Figuren gegeben. Darin zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abzugsvorrichtung;
    Figur 2
    eine schematische Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform;
    Figur 3
    eine schematische Draufsicht auf die bevorzugte Ausführungsform;
    Figur 4
    eine schematische horizontale Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform;
    Figur 5
    eine weitere schematische horizontale Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform;
    Figur 6
    eine schematische Querschnittsansicht einer regelbaren Absaugeinrichtung, die in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird;
    Figur 7
    eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren regelbaren Absaugeinrichtung;
    Figur 8
    ein Drucklinienkenndiagramm;
    Figur 9
    eine schematische Ansicht eines Regelkreises zur Steuerung und Regelung der regelbaren Absaugeinrichtung;
    Figur 10
    verschiedene Betriebszustände der Absaugeinrichtung;
    Figur 11
    den Strömungsverlauf im Arbeitsraum bei verschiedenen Betriebszuständen, wobei der Fensterschieber in einer geöffneten Position vorliegt;
    Figur 12
    eine schematische Ansicht des Strömungsverlaufs im Arbeitsraum bei verschiedenen Betriebszuständen, wobei der Fensterschieber in einer geschlossenen Position vorliegt; und
    Figur 13
    ein Diagramm des Abluftvolumenstroms in Abhängigkeit von der Stellung des Fensterschiebers.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Abzugsvorrichtung 100, die auf einem Tischgestell 110 angeordnet ist. Im oberen Bereich an der Abzugsvorrichtung 100 ist eine regelbare Absaugeinrichtung 120 angeordnet.
  • Die Abzugsvorrichtung 100 ist aus (vorzugsweise mehrteiligen) vertikalen Profilelementen 130, die vom Tischgestell 110 bis einschließlich zur Absaugeinrichtung 120 verlaufen und entsprechend horizontal angeordneter Profilelemente 140 bereitgestellt.
  • Wie in Figur 1 zu erkennen ist, ist an der Vorderseite der Abzugsvorrichtung 100 ein Fensterschieber 150 vorgesehen. Am Tischgestell 110 ist ferner ein optionaler Einschub 160 zur Aufnahme von Anschlüssen und Bedienelementen vorgesehen.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Abzugsvorrichtung 100 auf Figur 1. Gleiche Teile sind mit identischen Bezugszeichen versehen.
  • Wie in Figur 2 gut zu erkennen ist, ist die Absaugeinrichtung 120 im oberen Bereich der Abzugsvorrichtung 100 angeordnet, nämlich oberhalb einer teilweise gelochten Deckenplatte 170. Die Deckenplatte 170 ist dabei im hinteren Bereich (d.h. im Bereich unterhalb der Absaugeinrichtung 120) gelocht ausgebildet und in einem vorderen Bereich transparent ausgebildet, so dass ein durch die Abzugsvorrichtung 100 umschlossener Arbeitsraum 180 durch eine oberhalb des transparenten Teils der Deckenplatte 170 angeordneten Beleuchtungseinrichtung 190 beleuchtet werden kann.
  • Die Absaugeinrichtung 120 ist dabei strömungstechnisch mit einem unteren Bereich des Arbeitsraums 180 mittels eines durch eine Zwischenwand 200 und der Rückwand der Abzugsvorrichtung 100 gebildeten Kanals 210 strömungstechnisch verbunden, sowie mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums 180. Wie in Figur 2 ebenfalls gut zu erkennen ist, ist die Absaugeinrichtung 120 ferner mit einem Abluftsystem 220 strömungstechnisch verbunden.
  • Weiterhin umfasst die Abzugsvorrichtung 100 Nachströmöffnungen 230, so dass auch im geschlossenen Zustand des Fensterschiebers 150 ein gewisser Volumenstrom in den Arbeitsraum 180 eintreten kann. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Fensterschieber 150 mittels eines Seilzugsystems 240 beweglich gelagert.
  • In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform weist die Tischstruktur 110 eine Höhe von etwa 900 mm auf, der Fensterschieber weist ebenfalls eine Höhe im Wesentlichen von 900 mm auf, so dass die Unterkante des Fensterschiebers zwischen einer Höhe von 900 mm (im geschlossenen Zustand) bis etwa in eine Höhe von 1800 mm (im vollständig geöffneten Zustand) beweglich gelagert ist. Eine typische Arbeits- und/oder Eingriffsposition wird dabei in etwa bei einer Höhe von 1350 mm bereitgestellt.
  • Die Figuren 4 bis 5 zeigen schematische horizontale Ansichten der bevorzugten Abzugsvorrichtung 100, wobei wiederrum gleiche Teile mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Wie in den Schnittansichten gut zu erkennen ist, umfasst eine erfindungsgemäße Abzugsvorrichtung 100 seitlich vom Fensterschieber 150 vorzugsweise mehrteilige vertikale Profilanordnungen, durch die vertikale Kanäle 250 ausgebildet werden. In diesen vertikalen Kanälen 250 können Einbauten (z.B. Zu- oder Ableitungen für Medien, Armaturen, Ventile, Steckdosen, Schalter, Sicherungsvorrichtungen, etc.) vorgesehen werden.
  • Figur 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer regelbaren Absaugeinrichtung 120, mit Hilfe derer der Abluftvolumenstrom, der in das Abluftsystem 220 geführt wird und die Luftverteilung im Arbeitsraum 180 geregelt werden können.
  • Die Absaugeinrichtung 120 umfasst dabei vorzugsweise einen Lufteinlasskasten 121, ein Abluftrohr 122 und einen Abluftanschluss 123. Im Bereich des Lufteinlasskastens 121 sind drei Klappenanordnungen 124, 125, 126 vorgesehen.
  • Der Lufteinlasskasten 121 weist dabei vorzugsweise einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt von etwa 400 x 400 mm und eine Höhe von etwa 150 mm auf.
  • Die Klappenanordnungen 124, 125, 126 sind vorzugsweise derart dimensioniert, dass der maximale Volumenstrom, der durch eine der Klappenanordnungen 124, 125, 126 (d.h. durch eine der Lufteinlassöffnungen) geführt werden kann zwischen 400 und 600 m3 pro Stunde, vorzugsweise zwischen 450 und 500 m3 pro Stunde liegt.
  • Die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 sind dabei strömungstechnisch mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums 180, der durch den gelochten Bereich der Deckenplatte 170 geführt wird verbunden, wobei die hintere Klappenanordnung 126 strömungstechnisch mit dem unteren Bereich des Arbeitsraums 180 über den Kanal 210, der durch die Zwischenwandung 200 gebildet wird, verbunden ist.
  • Ferner umfasst die regelbare Absaugeinrichtung 120 eine Messeinrichtung 127, die eingerichtet ist, um die Druckdifferenz zwischen dem Abluftanschluss 123 und dem Lufteinlasskasten 121 zu messen. Hierfür umfasst die Messeinrichtung 127 zumindest drei Messstellen MS1, MS2 und MS3, die vorzugsweise mittels Venturi-Sensoren bereitgestellt werden. Zur Messung des Drucks im Bereich des Lufteinlasskastens 121 kann durch die Messstelle MS2 der Druck unmittelbar am Lufteinlasskasten 121 gemessen werden. Zur Erhöhung der Genauigkeit bzw. zur Gewährleisung, dass die Drucksensoren im optimalen Messbereich betrieben werden, wird vorgeschlagen, vor und hinter der Klappenanordnung 126 den Druck zu messen und den Differenzdruck dieser beiden Messungen, die durch die Messstelle MS3 ermittelt wird, zur Messung des Differenzdrucks zwischen dem Abluftanschluss 123 und dem Lufteinlasskasten 121 heranzuziehen. In diesem Zusammenhang wird wiederum auf das in der Druckschrift DE 195 45 948 A1 offenbarte Messverfahren verwiesen. Um zwischen den Messstellen MS2 und MS3 umschalten zu können, umfasst die Messanordnung 127 weiterhin ein Magnetventil 128.
  • Weiterhin sind Sensoren vorgesehen (nicht gezeigt), die die exakte Klappenstellung erfassen können, so dass der Volumenstrom, der durch die jeweiligen Klappenanordnungen 124, 125, 126 geführt wird bzw. der Abluftvolumenstrom ermittelt werden kann.
  • Die Klappen der Klappenanordnungen 124, 125, 126 sind dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Klappen in etwa bei einem Winkel von 70° ein Verschließen der Klappenanordnungen ermöglichen, so dass keine weiteren Dichtanschläge mehr bereitgestellt werden müssen. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform werden die beiden vorderen Klappenanordnungen 124, 125, die mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums 180 strömungstechnisch verbunden sind, parallel geregelt/angetrieben.
  • Zur Vermeidung von Beschädigungen der Drucksensoren der Messeinrichtung 127 werden die Druckmessschläuche vorzugsweise mit der Umgebungsluft verbunden, so dass die verschmutzte bzw. korrosive Atmosphäre des Arbeitsraums 180 entfernt werden kann.
  • Die durch die Klappenanordnungen 124, 125, 126 jeweils geführten Volumenströme können somit getrennt voneinander eingestellt und verteilt werden. Bei kleinen Abluftvolumenströmen kann dabei nur eine Klappenanordnung verwendet werden; bei mittleren Abluftvolumenströmen kann eine hälftige Aufteilung auf die vorderen und hinteren Klappenanordnungen ermöglicht werden; im Nachtbetrieb kann ein sehr niedriger Abluftvolumenstrom dadurch erreicht werden, dass die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 geschlossen werden und nur noch die hintere Klappenanordnung 126 geregelt bzw. angesteuert wird, so dass auch bei größeren Abzugsvorrichtungen ein Nachtbetrieb mit sehr geringen Abluftvolumenströmen ermöglicht werden kann;
  • Wie bereits ausgeführt, kann die Messeinrichtung 127 im Regelbetrieb zwischen den zwei Messstellen MS2 und MS3 geschalten werden und somit überwacht werden, wobei durch die Messstelle MS3 sehr geringe Abluftvolumenströme genau gemessen und geregelt werden können. Die erfindungsgemäße Abzugsvorrichtung kann mit vergleichsweise hohen Einströmgeschwindigkeiten von bis zu 0,5 m pro Sekunde betrieben werden (was insbesondere in Laboratorien im angelsächsischen Raum benötigt wird).
  • Figur 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren regelbaren Absaugeinrichtung 120', mit Hilfe derer der Abluftvolumenstrom, der in das Abluftsystem 220 geführt wird und die Luftverteilung im Arbeitsraum 180 geregelt werden können.
  • Die Absaugeinrichtung 120' umfasst dabei vorzugsweise einen Lufteinlasskasten 121', ein Abluftrohr 122' und einen Abluftanschluss 123'. Im Bereich des Lufteinlasskastens 121' sind wiederum drei Klappenanordnungen 124', 125', 126' vorgesehen.
  • Auch die Klappenanordnungen 124', 125', 126' sind vorzugsweise derart dimensioniert, dass der maximale Volumenstrom, der durch eine der Klappenanordnungen 124', 125', 126' (d.h. durch eine der Lufteinlassöffnungen) geführt werden kann zwischen 400 und 600 m3 pro Stunde, vorzugsweise zwischen 450 und 500 m3 pro Stunde liegt.
  • Die vorderen Klappenanordnungen 124', 125' sind dabei strömungstechnisch mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums 180, der durch den gelochten Bereich der Deckenplatte 170 geführt wird verbunden, wobei die hintere Klappenanordnung 126' strömungstechnisch mit dem unteren Bereich des Arbeitsraums 180 über den Kanal 210, der durch die Zwischenwandung 200 gebildet wird, verbunden ist.
  • Ferner umfasst auch die regelbare Absaugeinrichtung 120' eine Messeinrichtung 127', die eingerichtet ist, um die Druckdifferenz zwischen dem Abluftanschluss 123' und dem Lufteinlasskasten 121' zu messen. Hierfür umfasst die Messeinrichtung 127' ebenfalls zumindest drei Messstellen MS1', MS2' und MS3', die vorzugsweise mittels Venturi-Sensoren bereitgestellt werden. Zur Messung des Drucks im Bereich des Lufteinlasskastens 121' kann durch die Messstelle MS2' der Druck unmittelbar am Lufteinlasskasten 121' gemessen werden.
  • Im Unterschied zum in Figur 6 gezeigten Messaufbau misst der in Figur 7 gezeigte Messaufbau nicht vor und hinter der Klappenanordnung 126' (also nicht den Differenzdruck der Klappenanordnung 126') sondern nur hinter der Klappenanordnung 126'. Der in Figur 7 gezeigte Messaufbau stellt somit einen zu dem in Figur 6 gezeigten Messaufbau vereinfachten Aufbau dar. Je nach Anforderung an die Spreizung der Luftmenge kann auch dieser vereinfachte Messaufbau in einer erfindungsgemäßen Abzugsvorrichtung eingesetzt werden.
  • Weiterhin sind Sensoren vorgesehen (nicht gezeigt), die die exakte Klappenstellung erfassen können, so dass der Volumenstrom, der durch die jeweiligen Klappenanordnungen 124', 125', 126' geführt wird bzw. der Abluftvolumenstrom ermittelt werden kann.
  • Auch die in Figur 7 gezeigten Klappen der Klappenanordnungen 124', 125', 126' sind dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Klappen in etwa bei einem Winkel von 70 ° ein Verschließen der Klappenanordnungen ermöglichen, so dass keine weiteren Dichtanschläge mehr bereitgestellt werden müssen. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform werden die beiden vorderen Klappenanordnungen 124', 125', die mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums 180 strömungstechnisch verbunden sind, parallel geregelt/angetrieben.
  • Zur Vermeidung von Beschädigungen der Drucksensoren der Messeinrichtung 127' werden die Druckmessschläuche vorzugsweise mit der Umgebungsluft verbunden, so dass die verschmutzte bzw. korrosive Atmosphäre des Arbeitsraums 180 entfernt werden kann.
  • Die durch die Klappenanordnungen 124', 125', 126' jeweils geführten Volumenströme können somit getrennt voneinander eingestellt und verteilt werden. Bei kleinen Abluftvolumenströmen kann dabei nur eine Klappenanordnung verwendet werden; bei mittleren Abluftvolumenströmen kann eine hälftige Aufteilung auf die vorderen und hinteren Klappenanordnungen ermöglicht werden; im Nachtbetrieb kann ein sehr niedriger Abluftvolumenstrom dadurch erreicht werden, dass die vorderen Klappenanordnungen 124', 125' geschlossen werden und nur noch die hintere Klappenanordnung 126' geregelt bzw. angesteuert wird, so dass auch bei größeren Abzugsvorrichtungen ein Nachtbetrieb mit sehr geringen Abluftvolumenströmen ermöglicht werden kann;
  • Wie bereits ausgeführt, kann die Messeinrichtung 127' im Regelbetrieb zwischen den zwei Messstellen MS2' und MS3' geschalten werden und somit überwacht werden, wobei durch die Messstelle MS3'geringe Abluftvolumenströme genau gemessen und geregelt werden können.
  • Figur 8 zeigt die Abhängigkeit des Volumenstroms vom gemessenen Differenzdruck, der durch die Messeinrichtung 127 (vgl. Figur 6) zwischen dem Lufteinlasskasten 121 und dem Abluftanschluss 123 gemessen wird. Dabei sind unterschiedliche Regelbereiche dargestellt. Die Kennlinie DN 200 stellt einen Regelbereich von 100 bis 550 m3 pro Stunde für kleine Abzugsvorrichtungen, die Kennlinie DN 250 einen Regelbereich von 200 bis 850 m3 pro Stunde für mittlere Abzugsvorrichtungen und die Kennlinie DN 315 einen Regelbereich von 300 bis 1500 m3 pro Stunde für große Abzugsvorrichtungen dar. Der Abluftvolumenstrom kann dabei über die Formel V = ½ × C × Δp 1 / 2
    Figure imgb0001
     ermittelt werden.
  • Dabei ist V der Volumenstrom, C der Drosselfaktor und Δp die erfasste Druckdifferenz. Die Kennlinie M1 stellt dabei den durch die Messeinrichtung 127' (vgl. Figur 7) gemessenen Differenzdruck dar.
  • Figur 9 zeigt eine schematische Übersicht des Regelschemas mit der die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abzugsvorrichtung 100 geregelt wird. Die Reglereinheit ist dabei vorzugsweise eine programmierbare elektronische Regeleinheit (beispielsweise ein DDC-Element oder ein anderes geeignetes Reglerelement). Die Klappenanordnungen 124, 125, 126 bzw. 124', 125', 126' werden in der bevorzugten Ausführungsform anhand folgender Betriebsparameter geregelt bzw. angesteuert:
    • Fenstersensoren:
    mit Hilfe von Fenstersensoren wird die Position bzw. die Öffnungsstellung des Fensterschiebers ermittelt, so dass die "offene" Fläche des Fensterschiebers ermittelt bzw. errechnet werden kann; die Positionierung des Fensterschiebers kann dabei beispielsweise mittels Seilzugsensoren erfasst werden;
    Sensoren T1, T2:
    mittels dieser Sensoren kann insbesondere die Temperaturdifferenz zwischen der Umgebung und dem Arbeitsraum 180 der Abzugsvorrichtung 100 ermittelt werden, wobei hierbei auch der Schadstoffgehalt der Luft erfasst werden kann bzw. die Schadstoffdifferenz zwischen der Umgebung und dem Arbeitsraum 180;
    DDC:
    in der DDC-Einheit (Direct Digital Control-Einheit) können geeignete Sollwerte bzw. Regelausgaben für vordefinierte Betriebszustände gespeichert werden; ferner können in der DDC-Einheit die für eine jeweilige Abzugsvorrichtung individuellen Betriebsparameter abgespeichert werden; die Sollwerte können dabei beispielsweise auch die Betriebsparameter für die Nachtschaltung bzw. für den "Minimalzustand" umfassen;
    Nutzer:
    hier können Eingabe bzw. Bedienelemente vorgesehen werden, damit der Bediener die Abzugsvorrichtung 100 aktiv in seine jeweilige Betriebszustände (beispielsweise Regelbetrieb, Nachtbetrieb, etc.) schalten kann;
    Anzeige:
    ferner kann die Regeleinheit den aktuellen Betriebszustand mittels einer Anzeigeeinrichtung ausgeben;
    Alarmierung:
    die Abzugsvorrichtung 100 kann über entsprechende Anzeigemittel bzw. über Akustikmittel über einen Störfall (beispielsweise bei instabilen Strömungsverhältnissen im Arbeitsraum 180) ausgeben;
    Sensor P:
    durch die Messanordnung 127, 127' kann die Druckdifferenz zwischen dem Einlasskasten 121, 121' und dem Abluftanschluss 123, 123' ermittelt werden, und somit der aktuelle Volumenstrom, bzw. der aktuelle Abluftvolumenstrom, der in das Abluftsystem geleitet wird, ermittelt werden;
    M1, M2:
    durch diese Sensoren (beispielsweise Potentiometer) wird die Klappenstellung der Klappenanordnungen 124, 125, 126, 124', 125', 126' erfasst, sodass die durch die Lufteinlassöffnungen geführten Volumenströme ermittelt werden können.
  • In Antwort auf die erfassten Sensorenwerte kann die Regeleinheit die Klappenstellungen der Klappenanordnungen 124, 125, 126, 124', 125', 126' regeln, um die Volumenströme der einzelnen Klappenanordnungen 124, 125, 126, 124', 125', 126' zu regeln, und damit den Abluftvolumenstrom der Absaugeinrichtung 120, 120', sowie das anteilige Verhältnis der Volumenströme der Klappenanordnungen 124, 125, 126, 124', 125', 126' zueinander, um die Luftverteilung im Arbeitsraum, zu regeln.
  • Figur 10 zeigt exemplarisch die Klappenstellungen der Klappenanordnungen 124, 125, 126 für einen Regelbereich von 100 bis 550 m3 pro Stunde (d.h. für DN 200), wobei die einzelnen Drucksensorsignale mit entsprechenden Zahlenwerten angegeben wurden. Diesbezüglich wird wiederrum auf das in der Druckschrift DE 195 45 948 A1 offenbarte Messverfahren verwiesen. Für die Absaugeinrichtung 120' gilt, bis auf Messwerterfassung bei der hinteren Klappenanordnung 126',entsprechendes.
  • Figur 11 zeigt schematisch das Luftströmungsprofil in einem Arbeitsraum 180 einer erfindungsgemäßen Abzugsvorrichtung 100 bei geöffnetem Fensterschieber 150 bei unterschiedlichen Temperaturen.
  • Im linken Teilbild, ist ein isothermer Betrieb (d.h. die Temperatur im Arbeitsraum 180 entspricht der Temperatur der Umgebung) gezeigt. In diesem Betrieb wird der Abluftvolumenstrom in etwa 50% durch die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 und etwa 50% durch die hintere Klappenanordnung 126 geführt. Wie in Figur 10 im linken Teilbild gut zu erkennen ist, bildet sich im Arbeitsraum 180 eine rotierende, stabile Abluftwalze, die eine geordnete und stabile Durchströmung des Arbeitsinnenraums 180 bereitstellt. Der Nachteil hierbei kann allerdings darin gesehen werden, dass die mittlere Verweildauer in der Abluftwalze bis 120 Sekunden beträgt, so dass es hier zu einer "Aufkonzentrierung" von Schadstoffen kommen kann.
  • Im mittleren Teilbild der Figur 11 ist die Temperatur im Arbeitsraum 180 höher als in der Umgebung, so dass die Abzugsvorrichtung nicht mehr isotherm betrieben wird. Die Temperaturdifferenz ist dabei derart hoch, dass eine Temperaturschichtung droht. Durch die obengenannten Sensoren, erfasst die Regeleinrichtung dieses und ändert die anteilige Luftverteilung zwischen den vorderen Klappenanordnungen 124, 125 und der hinteren Klappenanordnung 126 (beispielsweise auf eine Verteilung von 66% auf die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 und 33% auf die hintere Klappenanordnung 126). Mit anderen Worten wird bei gleichem Abluftvolumenstrom ein höherer Volumenstrom durch die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 geführt, so dass hierdurch die Strömungsverteilung im Arbeitsraum 180 derart verändert wird, dass die Luftwalze insgesamt verkleinert und in den vorderen Bereich des Arbeitsraums 180 verschoben wird. Einerseits verkleinert sich dadurch die mittlere Verweilzeit der Schadstoffe in der Luftwalze. Darüber hinaus kann dadurch auch die Temperaturdifferenz verringert werden.
  • Im rechten Teilbild der Figur 11 ist eine Betriebssituation mit hoher thermischer Belastung gezeigt, wobei die Temperaturdifferenz bereits einen kritischen Wert erreicht hat, so dass die Strömung im Arbeitsraum 180 instabil geworden ist. In dieser Betriebssituation wird der Abluftvolumenstrom zwischen 30 und 50% erhöht. Zudem wird wenigsten 90% des Abluftvolumenstroms durch die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 geführt, so dass sich im Wesentlichen eine laminare Strömung, die beispielsweise mit ca. 0,2 m pro Sekunde abgesaugt wird, ausgebildet wird. Mit anderen Worten wird in diesem Betriebszustand keine Luftwalze mehr bereitgestellt, sondern der Arbeitsraum 180 möglichst schnell (vorzugsweise innerhalb von 10 bis 20 Sekunden) freigespült, d.h. die Schadstoffe und die aufgeheizte Luft innerhalb des Arbeitsraums 180 werden vollständig entfernt. Diesen Betriebszustand kann der Anwender auch manuell schalten.
  • Figur 12 zeigt eine schematische Darstellung der Luftströmung im Arbeitsraum 180 bei geschlossenem Fensterschieber 150 bei verschiedenen Temperaturen. Im linken Teilbild ist wiederrum der isotherme Betrieb dargestellt, bei dem jeweils 50% des Abluftvolumenstroms durch die vorderen bzw. hinteren Klappenanordnungen 124, 125, 126 geführt werden. Wiederrum bildet sich im Arbeitsraum 180 eine relativ große rotierende Luftwalze, die dafür sorgt, dass eine stabile und im Wesentlichen homogene Durchmischung des Arbeitsraums 180 erfolgt. Der Nachteil dieses Betriebszustands ist wiederrum, dass Schadstoffe bis 120 Sekunden im Arbeitsraum 180 verweilen können und es daher zu "Aufkonzentrierungseffekten" kommen kann. Wie in Figur 11 in allen Teilbildern gezeigt, kann in diesem Betriebszustand durch die Nachströmöffnungen 230 Luft in den Arbeitsraum 180 gelangen.
  • Im mittleren Teilbild ist ein Betriebszustand mit Wärmelast im Arbeitsraum 180 gezeigt. Zur Vermeidung von entsprechenden Schichten aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen wird die Verteilung zwischen der hinteren und den vorderen Klappenanordnungen 124, 125, 126 verändert, so dass etwa 90% des Abluftvolumenstroms durch die vorderen Klappenanordnungen 124, 125 geführt wird, wobei darüber hinaus der Abluftvolumenstrom um etwa 50% erhöht wird. Dadurch verkleinert sich die rotierende Luftwalze und wird in den vorderen Teil der Abzugsvorrichtung 100 verschoben. Durch die verkleinerte Luftwalze verringert sich somit die mittlere Verweilzeit der Schadstoffe in der Abzugsvorrichtung 100 und die Temperaturdifferenzen können entsprechend abgebaut werden. Erreicht die Temperaturdifferenz dabei einen kritischen Wert (der vorzugsweise in der DDC-Einheit hinterlegt ist) wird der Abluftvolumenstrom bis zum maximalen Wert erhöht, bis die Störung entsprechend abgebaut ist.
  • Im rechten Teilbild ist die Abzugsvorrichtung 100 im sogenannten Nachtbetrieb gezeigt. Im Nachtbetrieb wird die Abzugsvorrichtung 100 ohne thermische Belastung und ohne aktive Schadstoffbelastung betrieben. Die Abzugsvorrichtung 100 dient hierbei quasi als Lagerraum. Das Hauptziel in diesem Betrieb liegt darin, die Abzugsvorrichtung 100 möglichst energieeffizient zu betreiben. Dies ist von besonderer Bedeutung, da Abzugsvorrichtungen einen erheblichen Teil ihrer Lebensdauer in diesem Nachtbetrieb betrieben werden. Daher resultiert ein erheblicher Teil des Energieverbrauchs einer Abzugsvorrichtung aus dem Nachtbetrieb. In diesem Betriebszustand werden die beiden vorderen Klappenanordnungen 124, 125 geschlossen und es wird ein Abluftvolumenstrom von etwa 100 m3 pro Stunde eingestellt, der ausschließlich über die hintere Klappenanordnung 126 abgeführt wird, so dass sich eine relativ große drehende Luftwalze bildet, die vergleichsweise langsam rotiert. Da in diesem Betriebszustand keine bzw. keine wesentlichen thermischen Einflüsse vorliegen, ist diese Betriebsart für den Nachtbetrieb besonders vorteilhaft, insbesondere da auch durch die relativ große Luftwalze schwere Gase, die sich ansonsten im unteren Bereich des Arbeitsraums 180 sammeln würden, abgesaugt werden können. Obige Ausführungen gelten entsprechend für die Absaugeinrichtung 120'.
  • Figur 13 zeigt eine beispielhafte Reglerparametrierung des Abluftvolumenstroms in Abhängigkeit der Positionierung des Fensterschiebers. Wie in Figur 12 zu erkennen, können im isothermen Betrieb die Volumenströme bzw. der Abluftvolumenstrom linear zum Öffnungsgrad des Fensterschiebers geregelt werden. Soweit zusätzliche thermische Lasten hinzukommen, kann der Abluftvolumenstrom (neben der oben geschilderten Veränderung der anteiligen Volumenströme der Klappenanordnungen) erhöht werden, wobei der maximale Abluftvolumenstrom für eine Temperaturdifferenz die Größe als der voreingestellte kritische Wert für Temperaturdifferenz eingestellt wird und etwa dass 1,5-fache des Abluftvolumenstroms in dem Regelbetrieb darstellt.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorhergehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, solange sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist.

Claims (14)

  1. Abzugsvorrichtung (100), insbesondere für Laborbereiche, umfassend:
    - ein einen Arbeitsraum (180) umschließendes Gehäuse mit Seitenwänden und einer Deckenwand (170), wobei zumindest eine der Seitenwände einen beweglichen Fensterschieber (150) umfasst;
    - eine regelbare Absaugeinrichtung (120; 120') um Luft aus dem Arbeitsraum (180) über zumindest einen Abluftanschluss (123; 123') in ein Abluftsystem zu führen, wobei die Absaugeinrichtung (120; 120') zumindest zwei voneinander getrennte Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') umfasst, die strömungstechnisch mit unterschiedlichen Bereichen des Arbeitsraums (180) verbunden sind und deren Volumenströme unabhängig voneinander einstellbar und regelbar sind, wobei die Volumenströme der Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') und das anteilige Verhältnis der Volumenströme zueinander in Abhängigkeit von Betriebsparametern geregelt wird, die mittels Sensormittel erfasst werden, wobei durch die Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') der Abluftvolumenstrom und die Luftverteilung im Arbeitsraum (180) regelbar sind, wobei zumindest eine der Lufteinlassöffnungen (126; 126') strömungstechnisch mit einem unteren Bereich und zumindest eine der Lufteinlassöffnungen (124, 125; 124', 125') strömungstechnisch mit einem oberen Bereich des Arbeitsraums (180) verbunden ist, um jeweils in diesen Bereichen Luft aus dem Arbeitsraum (180) zu führen.
  2. Abzugsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Sensormittel zumindest einen Temperatursensor (T1, T2) zum Erfassen der Temperatur im Arbeitsraum (180) und/oder zumindest zwei Temperatursensoren (T1, T2) zum Erfassen einer Temperaturdifferenz zwischen dem Arbeitsraum (180) und der Umgebung umfassen, und/oder
    wobei die Sensormittel zumindest einen Positionssensor zum Erfassen der Position des beweglichen Fensterschiebers (150) umfassen, und/oder wobei die Sensormittel Schadstoffsensoren zum Erfassen von Schadstoffen im Arbeitsraum (180) und/oder zum Erfassen einer Schadstoffdifferenz zwischen dem Arbeitsraum (180) und der Umgebung umfassen.
  3. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensormittel Drucksensoren zum Erfassen einer Druckdifferenz zumindest zwischen einer der Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') und dem Abluftanschluss (123; 123') der Absaugeinrichtung (120; 120') umfassen,
    wobei vorzugsweise an der zumindest einen Lufteinlassöffnung (124, 125, 126; 124', 125', 126') die Druckdifferenz vor und nach der Lufteinlassöffnung (124, 125, 126; 124', 125', 126') mittels Drucksensoren erfasst wird, um die Druckdifferenz zwischen der Lufteinlassöffnung (124, 125, 126; 124', 125', 126') und dem Abluftanschluss (123; 123') zu ermitteln, und
    wobei vorzugsweise zumindest ein Drucksensor als Venturi-Sensor ausgebildet ist.
  4. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensormittel Sensoren zum Erfassen des Betriebszustands der Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') umfassen.
  5. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') in Abhängigkeit der erfassten Betriebsparameter basierend auf vordefinierten Betriebszuständen eingestellt und geregelt werden.
  6. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Absaugeinrichtung (120) einen Lufteinlasskasten (121; 121'), ein Abluftrohr (122; 122') und den Abluftanschluss (123; 123') umfasst, wobei die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') am Lufteinlasskasten (121; 121') angeordnet sind,
    wobei vorzugsweise am Lufteinlasskasten (123; 123') Mittel zum Auffangen und Ableiten von aus dem Abluftsystem rückfliesenden Kondensats vorgesehen sind.
  7. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Absaugeinrichtung (120; 120') zumindest drei Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') umfasst, wobei zumindest eine Lufteinlassöffnung (126; 126') strömungstechnisch mit einem unteren Bereich und zumindest zwei Lufteinlassöffnungen (124, 125; 124', 125') strömungstechnisch mit einem oberen Bereich des Arbeitsraums (180) verbunden sind, um jeweils in diesen Bereichen Luft aus dem Arbeitsraum (180) zu führen,
    wobei vorzugsweise die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen (124, 125; 124', 125'), die strömungstechnisch mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums (180) verbunden sind, parallel eingestellt und geregelt werden, und
    wobei vorzugsweise alle Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') parallel eingestellt und geregelt werden.
  8. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') als Klappenanordnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') ausgebildet sind.
  9. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der aus dem Arbeitsraum (180) in das Abluftsystem geführte Volumenstrom zwischen 100 und 550 m3/h, 200 und 850 m3/h oder zwischen 300 und 1500 m3/h beträgt, und/oder
    wobei der maximale Volumenstrom, der durch eine der Lufteinlassöffnung (124, 125, 126; 124', 125', 126') geführt werden kann zwischen 400 und 600 m3/h, vorzugsweise zwischen 450 und 500 m3/h liegt.
  10. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Absaugeinrichtung (120; 120') an der Deckenwand (170) der Abzugsvorrichtung (100) angeordnet ist, und wobei die Deckenwand (170) zum größten Teil als gelochte Deckenplatte (170) ausgebildet ist, die strömungstechnisch mit zumindest einer Lufteinlassöffnung (125, 126; 125', 126') verbunden ist.
  11. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fensterschieber (150) in einer Arbeits- oder Eingriffsposition eine Öffnung mit einer Höhe von etwa 450 mm und in einer vollständig geöffneten Position eine Öffnung mit einer Höhe von etwa 900 mm bereitstellt.
  12. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abzugsvorrichtung (100) Nachströmöffnungen (230) umfasst, so dass auch bei vollständig geschlossenem Fensterschieber (230) Luft in den Arbeitsraum (180) einströmen kann.
  13. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abzugsvorrichtung (100) Ein-, Ausgabe- und/oder Anzeigemittel umfasst, und/oder
    wobei die Abzugsvorrichtung (100) optische und/oder akustische Alarmmittel umfasst.
  14. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei außer der Absaugung durch die Absaugeinrichtung (120; 120') keine weiteren Absaugungen vorgesehen sind.
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