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Dokumentenidentifikation DE102006014104A1 27.09.2007
Titel Raumlüftungsvorrichtung
Anmelder Posch, Fritz, Eberschwang, AT
Erfinder Posch, Fritz, Eberschwang, AT
Vertreter Beckord & Niedlich Patentanwaltskanzlei, 83607 Holzkirchen
DE-Anmeldedatum 24.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006014104
Offenlegungstag 27.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.09.2007
IPC-Hauptklasse F24F 7/00(2006.01)A, F, I, 20060324, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F24F 12/00(2006.01)A, L, I, 20060324, B, H, DE   
Zusammenfassung Verfahren zur Lüftung von Räumen mit einer Wärmerückgewinnung aus der Abluft, das innerhalb einer thermischen Gebäudehülle selbst durchgeführt werden kann, wird dadurch, dass die Luftströme des Abluft-/Fortluftkanals und des Außen-/Zuluftkanals durch eine Trennwand, welche im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der thermischen Gebäudehülle steht, getrennt geführt sind, wobei die Luftströme des Abluft-/Fortluftkanals und des Außen-/Zuluftkanals im Wesentlichen parallel zur Ebene der thermischen Gebäudehülle geführt werden, jedoch vor und nach dem Wärmeübertrager um einen Winkel größer als 60° umgelenkt, also treppenförmig, geführt werden.

Beschreibung[de]

Der Anmeldungsgegenstand geht von einer Raumlüftungsvorrichtung gemäß DE OS 19811469 A1 mit mindestens einem Gebläse und einer Einrichtung zur Energierückgewinnung aus der Abluft, welche in die Thermische Gebäudehülle an sich integriert werden kann, aus. Der Vorteil des Wandeinbaus liegt darin, dass der Platzbedarf der Raumlüftungsvorrichtung sehr gering ist. Weiters hat man den Vorteil, dass nur eine Gehäuseseite der Raumlüftungsvorrichtung wärmetechnisch direkt mit dem Raum innerhalb der Thermischen Gebäudehülle (1) in Kontakt steht. Da die oben genannte Vorrichtung diskontinuierlich arbeitet, kommt es zu Umschaltverlusten. Auch ist mit solchen Raumlüftungsvorrichtungen das gleichzeitige Be- und Entlüften von Räumen nicht möglich.

Weiterhin sind auf dem Markt Raumlüftungsvorrichtungen bekannt, welche hauptsächlich für den Einbau in Räume innerhalb der Thermischen Gebäudehülle vorgesehen sind. Derartige Raumlüftungsvorrichtungen werden heute vermehrt bei Gebäuden in Niedrigenergie- und Passivhausbauweise eingesetzt. Bei dieser Einbausituation hat man das Problem, dass man im Winter viele „kalte Flächen" im Gebäudeinneren hat.

Als „kalte Flächen" sind jene Gehäuseflächen der Raumlüftungsvorrichtung zu verstehen, die im Inneren der Raumlüftungsvorrichtung von kalter Luft, also von Außen- und Fortluft, umspült sind. Auch die Oberflächen eines Außenluftkanals bzw. eines Fortluftkanals, die sich im Gebäudeinneren befinden, sind als „kalte Fläche" zu betrachten. Die Bezeichnung „kalt" bezieht sich auf die Oberflächentemperatur der dem Innenraum zugewandten Fläche der Thermischen Gebäudehülle eines gut gedämmten Gebäudes. Bei Passivhäusern und Niedrigenergiehäusern erreicht man aufgrund der guten Wärmedämmung auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen angenehme Oberflächentemperaturen an der Innenseite der thermischen Gebäudehülle. Analog zum Begriff „kalte Fläche" würde hier für die Oberfläche der Thermischen Gebäudehülle der Begriff „warme Fläche" verwendet. Durch den Einbau einer Raumlüftungsvorrichtung innerhalb der thermischen Gebäudehülle durchbricht man die gute Wärmedämmung der Thermischen Gebäudehülle und die „kalten Flächen" des Raumlüftungssystems müssen bei einer Energiebilanzrechnung für das Gebäude als Teil der Thermischen Gebäudehülle betrachtet werden. Da die Wärmedämmung eines Gehäuses einer Raumlüftungsvorrichtung wesentlich geringer ist als die Wärmedämmung der Thermischen Gebäudehülle, werden die „kalten Flächen" der Raumlüftungsvorrichtung bei Energiekennzahlberechnungen für Gebäude berücksichtigt, da die Wärmeverluste speziell bei Niedrigenergie- und Passivhäusern einen beträchtlichen Anteil an der Summe der Wärmeverluste haben.

Im Sommerfall wenn im Gebäude gekühlt wird und eine Überhitzung vermieden werden sollte, hat man bei Raumlüftungsvorrichtungen die innerhalb der thermischen Gebäudehülle angebracht sind das Problem, dass die angesaugte, sehr warme Außenluft die Raumluft aufheizt. Analog zu den „kalten Flächen" im Winterfall verhält es sich mit dem Problem der „warmen Flächen" im Sommerfall. Die im Winterfall ineffizienten „kalten Flächen" sind also im Sommerfall ineffiziente „warme Flächen". Wärmeverluste im Winterfall sind Wärmegewinne, so genannte Innere Lasten, im Sommerfall. Dieses Problem der Inneren Lasten führt im Sommer zu erhöhtem Kühlbedarf. Der Einfachheit wegen werden Effizienz-Probleme in den weiteren Ausführungen nur anhand der Wärmeverluste im Winterfall beschrieben.

Die kalten Flächen kühlen die Raumluft im Gebäudeinneren ab und es treten Wärmeverluste auf. Von der Außenluft-Seite betrachtet bedeutet dies, dass die kalte Außenluft, die sich im Gerät vor dem Eintritt in den Wärmetauscher befindet von der Raumluft vorgewärmt wird. Da dieser Wärmetauschvorgang vor dem Eintritt in den Wärmetauscher stattfindet, kann die verloren gegangene Wärme aus dem Raum nur zu einem geringen Teil über den Wärmetauscher wieder zurück gewonnen werden.

Von der Fortluft-Seite betrachtet bedeutet dies, dass die kalte Fortluft, die sich im Gerät nach dem Austritt aus dem Wärmetauscher befindet von der Raumluft wieder nachgewärmt wird. Da diese nachgewärmte Fortluft ins Freie geblasen wird, kann dieser Teil der verloren gegangenen Wärme nicht mehr zurück gewonnen werden.

Bei derartigen Raumlüftungsvorrichtungen, welche zusätzlich für den Platz sparenden Einbau hinter abgehängten Decken vorgesehen sind, tritt dasselbe Problem auf. Diese Raumlüftungsvorrichtungen sind so flach gebaut, dass sie zwischen der Decke des Raumes und der abgehängten Decke Platz finden. Aufgrund der flachen Konstruktion ist meist nur noch eine sehr dünne Wärmedämmstärke möglich und das Problem der kalten Flächen im Gebäudeinneren tritt hier noch massiver auf.

Ferner ist aus der deutschen OS 100 10 817 A1 eine Raumlüftungsvorrichtungen bekannt, die in die Wand integriert ist, deren Kanalanordnung jedoch dem prinzipiell Vorausgesetzten nicht entspricht.

Die beiden Luftkanäle sind hier durch eine Trennwand getrennt, die parallel zur Ebene der Thermischen Gebäudehülle positioniert ist. Die Trennwand aus gut wärmeleitfähigem Material verursacht im Bereich zwischen Zuluft- und Fortluftanschluss erhebliche Effizienz-Einbußen. Die bereits im Wärmetauscher effizient erwärmte Zuluft wird in diesem Bereich der Trennwand von der kalten Fortluft wieder „rückgekühlt". Von der Fortluft-Seite betrachtet bedeutet dies, dass die Fortluft über die Trennwand aus gut wärmeleitfähigem Material von der Zuluft Wärme aufnimmt und diese Wärmemenge ins Freie bläst.

Weiters reduziert die kalte Zuluft über die Trennwand aus gut wärmeleitfähigem Material das Temperaturniveau der warmen Abluft. Da die Abluft also „vorgekühlt" in den Wärmetauscher gelangt, steht für die Wärmerückgewinnung kein so hohes Temperaturniveau mehr zur Verfügung. Die Effizienz ist dadurch eingeschränkt.

Auch bei anderen denkbaren Strömungsrichtungen in dieser Vorrichtung würden diess Probleme der „Rückkühlung" der Zuluft, der „Rückerwärmung" der Fortluft und der „Vorkühlung" der Abluft erhebliche Effizienzeinbußen bedeuten.

Weiters sind bei einer derartigen Vorrichtung zur Lüftung die beiden Luftströme (Außen/Zuluftstrom und Ab-/Fortluftstrom) im Gleichstromprinzip angeordnet. Kalte Außenluft hat, aufgrund der höheren Dichte im Vergleich zur wärmeren Raumluft, das Bestreben nach unten zu sinken. Ist also nun bei einem Kanal der Anschluss auf der Außenseite der Gebäudehülle nicht eindeutig unter dem Anschluss auf der Innenseite der Gebäudehülle, so besteht bei Anlagenstillstand die Gefahr, dass sich eine ungewollte Kaltluftströmung ins Innere des Gebäudes ausbildet. Dies führt zu erheblichen Wärmeverlusten. Bei der bekannten Raumlüftungsvorrichtung sind aufgrund der Kanalanordnung in keiner Wandeinbausituation die beiden Anschlüsse auf der Außenseite der Gebäudehülle eindeutig unter den beiden Anschlüsse auf der Innenseite der Gebäudehülle. Es kann sich also in allen Wandeinbausituationen eine Kaltluftströmung ausbilden, die Wärmeverluste zur Folge hat.

Weitere dezentrale Wandintegrierte Raumlüftungsgeräte sind bekannt. Derartige Geräte sind eben nur für dezentrale Anwendungen geeignet. Auch hat man bei diesen Geräten bei Anlagenstillstand das Problem mit Kaltluftströmungen aufgrund der höheren Dichte von kalter Luft. Diese Kaltluftströmungen führen zu Effizienz-Einbußen.

Bei Kanalanordnungen, bei denen die Kanalführung im Wesentlichen senkrecht zur Außenwand verläuft hat man das Problem, dass der Schall sich wenig gehindert ausbreiten kann.

Auch wäre bei diesen Geräten in Kombination mit einem Leitungsnetz die Wartungszugänglichkeit zu den Filtern nicht zufrieden stellend gegeben. Auch die Zugänglichkeit zu den anderen Komponenten der Vorrichtung ist stark eingeschränkt.

Da hier weiters die Ventilatoren, Wärmetauscher und Filter senkrecht zur Wand hintereinander angeordnet sind, steht bei dieser Anordnung für den Wärmetauscher nicht die gesamte Außenwandstärke als potentielle Wärmetauscherlänge zur Verfügung. Nur die Außenwandstärke abzüglich Ventilatordicke und Filterdicke steht theoretisch für den Wärmetauscher zur Verfügung. Diese Art der Ventilatoranordnung und der Filteranordnung stellt generell und aber speziell bei hocheffizienten Geräten eine bauliche Beschränkung dar.

Da bei diesen wandintegrierten Raumlüftungsgeräten ein rein sensibler Wärmetauscher vorgesehen ist, können diese nicht bei Außentemperaturen betrieben werden die deutlich unter dem Gefrierpunkt liegen, es sei denn es ist ein Vorheizregister vorgesehen. Solche Vorheizregister benötigen thermische Energie und sind bei solchen kompakten Geräten meist elektrisch, seltener wassergeführt beheizt. Unabhängig jedoch von der Beheizungsart ist für die Vorwärmung der Außenluft Heizenergie erforderlich. Dieser Heizenergiebedarf zur Vorwärmung der Außenluft schlägt sich negativ auf die Energieeffizienz der Raumlüftungsvorrichtung nieder.

Da die Ventilatoren dieser Geräte nur den Druckverlust über den Wärmetauscher und gegebenenfalls den Filter überwinden müssen, werden bei derartigen Geräten flache Axialgebläse eingebaut. Mit solchen Ventilatoren können nur geringe Druckdifferenzen überwunden werden. Aufgrund der flachen Differenzdruck-Volumenstrom-Kennlinie solcher Ventilatoren, hat eine geringe Druckänderung einen sehr großen Einfluss auf den erreichbaren Volumenstrom.

Ein Einsatz einer solchen dezentralen Vorrichtung in Kombination mit einem Leitungsnetz, das die Zuluft verteilt und die Abluft sammelt, ist deshalb aus diesen oben genannten Gründen nicht möglich.

Bei einer prinzipiell in Rede stehenden Raumlüftungsvorrichtung soll eine Maximierung der Energieeffizienz verfolgt werden. Dies wird dadurch gelöst, dass die Luftströme des Abluft/Fortluftkanals und des Außen-/Zuluftkanals durch eine Trennwand, welche im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Thermischen Gebäudehülle steht, getrennt geführt sind, wobei die Luftströme des Abluft-/Fortluftkanals und des Außen-/Zuluftkanals im Wesentlichen parallel zur Ebene der Thermischen Gebäudehülle geführt werden, jedoch vor und nach dem Wärmeübertrager um einen Winkel größer als 60° umgelenkt, also treppenförmig, geführt werden. Die Anordnung der Luftströme des Abluft-/Fortluftkanals und des Außen-/Zuluftkanals im Wesentlichen parallel zur Ebene der Thermischen Gebäudehülle hat den Vorteil, dass trotz Wandeinbau unabhängig von der Größe der Vorrichtung ein Einbau sämtlicher erforderlicher Komponenten wie Filter, Gebläse, Schalldämpfer etc. möglich ist, da die Baugröße der Vorrichtung mit der Dicke der Thermischen Gebäudehülle (1) als begrenztes Maß am meisten eingeschränkt ist und diese Komponenten aufgrund der Kanalführung nicht senkrecht zur Ebene der Thermischen Gebäudehülle (1) hintereinander angeordnet werden müssen, sondern in der Ebene der Thermischen Gebäudehülle (1) nebeneinander angeordnet werden können.

Durch die Umlenkung der Luftströmungen vor und nach dem Wärmeübertrager um einen Winkel größer als 60°, werden die kalten Abschnitte (26, 27) und die warmen Abschnitte (28, 29) der Luftkanäle geteilt, und der Temperaturverlauf der strömenden Luft ist dem Temperaturverlauf in der Thermischen Gebäudehülle angepasst. Die Größe der potentiellen „kalten Flächen" wird aufgrund der Kanalanordnung drastisch reduziert. Aufgrund dieser Luftführung, wird weiters die Temperaturdifferenz zwischen der strömenden Luft und der Thermischen Gebäudehülle (1) möglichst gering gehalten. Da sich die Wärmeübergangsleistung linear zur Temperaturdifferenz verhält, ist der Wärmetausch zwischen den Luftströmen und der Thermischen Gebäudehülle, aufgrund der geringen Temperaturdifferenz, reduziert. Dieses Angleichen der Isothermen innerhalb der Raumlüftungsvorrichtung an die Isothermen der Thermischen Gebäudehülle (1) hat den Vorteil, dass beim Einbau der Raumlüftungsvorrichtung die Wärmebrücke zwischen der Raumlüftungsvorrichtung und der Thermischen Gebäudehülle (1) reduziert wird. Durch diese Maßnahmen wird also ein wärmebrückenfreierer Einbau gewährleistet, wodurch Wärmeverluste reduziert werden, mit anderen Worten die Energieeffizienz verbessert wird.

Aufgrund dessen, dass die Luftströme des Abluft-/Fortluftkanals und des Außen/Zuluftkanals durch eine Trennwand, welche im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Thermischen Gebäudehülle steht, getrennt geführt sind ergeben sich weitere Vorteile. Es ist aufgrund dieser Kanalführung die Luftführung zwischen Abluft-/Fortluftkanal (von 28 nach 26) und Außenluft-/Zuluftkanal (von 27 nach 29) im Gegenstrom möglich und sinnvoll. Die Ausführung der Trennwand (5 in 1) aus gut wärmeleitfähigem Material führt bei dieser Anordnung zu einer zusätzlichen Effizienzsteigerung, da die gesamte Fläche der Trennwand (5) als zusätzliche Wärmetauscherfläche auch im Gegenstromprinzip nutzbar gemacht wird. Ab der Stelle, an der die über den Energieübertrager (16) erwärmte Außenluft (AU) den Energieübertrager (16) als Zuluft (ZU) verlässt, wird sie von der etwas wärmeren Abluft (AB) über die Trennwand (5) im Bereich der warmen Kanalabschnitte (28, 29) noch zusätzlich nachgewärmt. Weiters wird ab der Stelle, an der die über den Energieübertrager (16) gekühlte Abluft (AB) den Energieübertrager (16) als Fortluft (FO) verlässt, die Fortluft (FO) von der etwas kühleren Außenluft (AU) über die Trennwand (5) im Bereich der kalten Kanalabschnitte (26, 27) noch zusätzlich gekühlt. Von der Außenluft-Seite betrachtet bedeutet dies, dass die kalte Außenluft (AU), die sich im Gerät vor dem Eintritt in den Energieübertrager (16) im Bereich des kalten Abschnitts des Außen-/Zuluftkanals (27) befindet, von der Fortluft (FO) über die Trennwand (5) vorgewärmt wird.

Weitere Vorteile ergeben sich daraus, dass die Anschlüsse für die Außenluft (AU) und die Fortluft (FO) am unteren Ende der Vorrichtung angeordnet sind und die Anschlüsse für die Zuluft (ZU) und die Abluft (AB) am oberen Ende der Vorrichtung angeordnet sind. Zum einen ist es möglich, aufgrund der Anordnung des Außenluft- (AU) und des Fortluftanschlusses (FO) unterhalb des Zuluft- (ZU) und Abluftanschlusses (AB) den Thermosiphon-Effekt nutzbar zu machen. Ungewollte Kaltluftströmungen im Anlagenstillstand können sich nicht ausbilden. Diese Wärmeverluste werden vermieden und die Effizienz wird verbessert.

Zur Verbesserung der Energieeffizienz ist die Wärmebrücke (12) zwischen dem warmen Raum innerhalb der Thermischen Gebäudehülle (1) und dem kalten Abschnitt des Abluft/Fortluftkanals (26) bzw. des Außen-/Zuluftkanals (27) mit einer Wärmedämmung (14) versehen und die Wärmebrücke (11) zwischen dem kalten Raum außerhalb der Thermischen Gebäudehülle (1) und dem warmen Abschnitt des Abluft-/Fortluftkanals (28) bzw. des Außen-/Zuluftkanals (29) mit einer Wärmedämmung (13) versehen. Dies hat den Vorteil, dass die aufgrund der Kanalanordnung bereits stark reduzierten „kalten Flächen" durch eine erhöhte Wärmedämmung zu „warmen Flächen" werden. Die Kanalanordnung ermöglicht in diesen Bereichen (26, 27, 28, 29) eine erhöhte Dämmstärke vorzusehen. Diese Dämmungen dienen auch der Reduktion des Schallpegels.

Eine weitere wesentliche Verbesserung wird dadurch erreicht, dass als Einrichtung zur Energierückgewinnung eine kontinuierliche arbeitende Einrichtung vorgesehen ist und dass das mindestens eine Gebläse ortsfest ist. Durch die kontinuierlich arbeitende Einrichtung werden beim Wärmeaustausch Umschaltverluste vermieden; Diesem Zweck dient auch das mindestens eine Gebläse, das ortsfest eingebaut ist, und nur in einer Richtung kontinuierlich fördert, also auch keine Umschaltverluste hat.

Bei Vorsehen eines Gebläses, muss dieses die auszutauschende Luft durch zwei Kanäle befördern. Verbessert wird dieses Ziel durch zwei ortsfest vorgesehene Gebläse, weil die Anpassung der Abluft- und Zuluftvolumenströme die Leckagesträme durch die Thermische Gebäudehülle (1) hindurch reduziert, womit eine weitere Erhöhung der Energieeffizienz erreicht wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch zwei Gebläse in den zu belüftenden Räumen wahlweise ein Unter- bzw. Überdruck oder ein Höherer Zuluft-/ bzw. Abluftvolumenstrom eingestellt werden kann. Dies hat im Falle von Überdruck bzw. höherem Zuluftvolumenstrom beispielsweise den Vorteil, dass aus einem Kaminofen kein für Bewohner gefährliches Rauchgas in den Innenraum des Gebäudes entweichen kann. Falls also der Kaminofen undichte Stellen aufweist, wird aufgrund des Überdrucks im Raum Raumluft in den Kaminofen gedrückt. Somit sind derartige für Menschen gefährliche Situationen ausgeschlossen.

Das Vorsehen eines regenerativen Wärmeübertragers verbessert die Energieeffizienz dahingehend, dass sowohl sensible Wärme als auch latente Wärme aus der Abluft zurück gewonnen wird. Weiters hat dies den Vorteil, dass regenerative Wärmeübertrager auch bei Außentemperaturen nicht einfrieren, die deutlich unter dem Gefrierpunkt liegen. Will man rein sensible Wärmetauscher bei diesen Temperaturen betreiben ist ein Vorheizen der Außenluft erforderlich. Dies geschieht meist über einen Erdwärmetauscher oder über ein Vorheizregister. Der Erdwärmetauscher hat den Nachteil, dass er hohe Investitionskosten hat und im Betrieb zusätzliche Antriebsenergie zur überwindung des Druckverlustes benötigt, wodurch die Effizienz des Verfahrens beeinträchtigt ist. Der Einsatz eines Vorheizregisters erhöht bei tiefen Temperaturen den Energieverbrauch des Verfahrens. Durch den Einsatz eines regenerativen Wärmetauschers ist eine höhere Effizienz erreichbar.

Der Einsatz eines Plattenwärmetauschers mit regenerativen Wärmeübertragungsflächen (30 in 4) hat den Vorteil, dass der Energieübertrager keine beweglichen Bauteile hat. Wenn dieser Wärmeübertrager so in der Raumlüftungsvorrichtung eingebaut ist, dass die Luftströme des Abluft/Fortluftkanals und des Außen-/Zuluftkanals vor und nach dem Wärmeübertrager um einen Winkel größer als 60° umgelenkt, also treppenförmig, geführt werden, kann auch mit dem Einsatz eines Plattenwärmetauschers die Raumlüftungsvorrichtung sehr flach ausgeführt werden und passt auch in dünnere Wände.

Der Einsatz eines Rotationswärmeübertragers hat den Vorteil, dass dieser im Vergleich zu Plattenwärmetauschern eine geringere Dicke aufweist. Wenn der Rotationswärmeübertrager so in der Raumlüftungsvorrichtung eingebaut ist, dass die Luftströme des Abluft-/Fortluftkanals und des Außen-/Zuluftkanals vor und nach dem Wärmeübertrager um einen Winkel größer als 60° umgelenkt, also treppenförmig, geführt werden, kann die Raumlüftungsvorrichtung sehr flach ausgeführt werden und passt auch in dünnere Wände. Über die Durchmesservergrößerung kann in beliebigen Abstufungen die Effizienz in Abhängigkeit vom Volumenstrom realisiert werden. Bei Vergrößerung der Raumlüftungsvorrichtung auf größere Volumenströme ändern sich nur die Breite und Höhe der Raumlüftungsvorrichtung wesentlich. Die Dicke, als von der Wandstärke der Thermischen Gebäudehülle begrenztes Maß muss nicht zwangsläufig wesentlich vergrößert werden. Somit ist auch eine für den Wandeinbau erforderliche flache Bauweise mit hohen Volumenströmen zur Abdeckung des Luftbedarfs mehrerer Wohneinheiten möglich. Es ist aufgrund der flachen Bauweise möglich, die Ab- und Zuluftfilter (24, 25) direkt vor bzw. nach dem Rotationswärmetauscher zu positionieren, ohne dass die Dicke der Thermischen Gebäudehülle überschritten würde. Die Positionierung der Filter an dieser Stelle hat den Vorteil, dass große Filterflächen realisierbar sind und dadurch der Druckverlust über die Filter gering gehalten wird und der Abscheidegrad der Filter erhöht wird.

Wenn die Wärmetauscher (16 bzw. 30) so eingebaut sind, dass die Luftströme des Abluft/Fortluftkanals und des Außen-/Zuluftkanals vor und nach dem Wärmeübertrager um einen Winkel größer als 60° umgelenkt, also treppenförmig, geführt werden, so hat man den Vorteil, dass der Temperaturverlauf in der Raumlüftungsvorrichtung an den Temperaturverlauf in der Thermischen Gebäudehülle (1) angepasst wird. Dadurch wird die Wärmebrückenwirkung zwischen der Gehäusewanne (4) der Raumlüftungsvorrichtung und der Thermischen Gebäudehülle (1) aufgrund der geringeren Temperaturdifferenzen reduziert. Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich dabei, dass die Isothermen der Luftströme im Wärmetauscher den Isothermen der Thermischen Gebäudehülle (1) angepasst werden und somit die Wärmeverluste gegen die Thermische Gebäudehülle reduziert werden.

Um zu verhindern, dass geräteinterne Wärmebrücken die Effizienz der Raumlüftungsvorrichtung negativ beeinträchtigen, ist zwischen den Wärmeübertragungsflächen (20, 22) der Rotorkassette eine Wärmedämmung (19) vorgesehen. Ohne Dämmung (19) wäre eine Wärmeübertragung zwischen Abluft (AB) und Fortluft (FO) und zwischen Außenluft (AU) und Zuluft (ZU) die Folge. Dies hätte Einbußen in der Effizienz zur Folge. Auch zur Reduktion des Schallpegels dient diese Dämmung.

Die Geräteinternen Wärmebrücken am Wärmetauscher können dadurch verringert werden, dass die Wärmeübertragungsflächen (20 und/oder 22) der Rotorkassette mit einer Wärmedämmung (21 und/oder 23) versehen sind. Diese Dämmungen dienen auch dem Schallschutz.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

1 zeigt die Einbausituation in eine Wand eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels im Aufriss. Bei der dargestellten Einbausituation handelt es sich bei der Thermischen Gebäudehülle (1) um eine senkrechte Außenwand die man vom Innenraum aus in der Ansicht normal zur Ebene der Außenwand betrachtet.

2 zeigt die Einbausituation in einem senkrechten Bauteil der Thermischen Gebäudehülle (1) eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels in der Schnittansicht nach Schnittführung A-A in 1. Die strichliert eingekreisten Bezugszeichen gelten jeweils für die Schnittführung B-B in 1.

3 zeigt die Einbausituation in einem waagrechten Bauteil der Thermischen Gebäudehülle (1) eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels in der Schnittansicht nach Schnittführung A-A in 1. Die strichliert eingekreisten Bezugszeichen gelten jeweils für die Schnittführung B-B in 1.

4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel in einer aufgebrochenen Schrägansicht mit einem Plattenwärmetauscher (30).

In 1 ist eine erfindungsgemäße Raumlüftungsvorrichtung dargestellt, welche in einer Thermischen Gebäudehülle (1) an sich integriert ist. Die Ausführung der Thermischen Gebäudehülle (1) ist für den Einbau der Raumlüftungsvorrichtung nur von untergeordneter Bedeutung. Ein Einbau der Raumlüftungsvorrichtung ist prinzipiell in allen möglichen Bauweisen vom Holz-Leichtbau bis zum Stahlbetonbau denkbar. Entscheidend ist nur, dass für den Einbau der Raumlüftungsvorrichtung eine Öffnung vorgesehen wird und man diese Öffnung so ausführt wie es für den wärmebrückenfreien Einbau von Passivhausfenstern erforderlich ist. Die Raumlüftungsvorrichtung wird in die Öffnung wie ein Fenster eingesetzt und mit Montageschaum (3) montiert.

Die Position der Raumlüftungsvorrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise so gewählt, dass die Raumlüftungsvorrichtung knapp unter einer vorhandenen Decke (2) Platz findet, um den Abluft- (AB) und den Zuluftanschluß (ZU) zwischen die vorhandene Decke (2) und eine abgehängte Decke (33) positionieren zu können. Das angeschlossene Rohrleitungsnetz kann somit Platz sparend und optisch ansprechend in ein Gebäude integriert werden.

Auch ist hier jene Einbaulage bevorzugt, die es ermöglicht, dass die Anschlüsse für die Außenluft (AU) und die Fortluft (FO) am unteren Ende der Vorrichtung und die Anschlüsse für die Zuluft (ZU) und die Abluft (AB) am oberen Ende der Vorrichtung angeordnet sind um im Anlagenstillstand, aufgrund der Thermosiphonwirkung, ungewollte Kaltluftströmungen in den Raum, der innerhalb der Thermischen Gebäudehülle liegt, zu vermeiden.

Weiters ist in 1 gut ersichtlich, dass der Abluft-/Fortluftkanal (von AB bis FO) und der Außenluft-/Zuluftkanal (von AU bis ZU) parallel zueinander angeordnet sind und über eine Trennwand (5) voneinander geteilt sind. Diese Trennwand (5) steht im Ausführungsbeispiel senkrecht zur Ebene der Thermischen Gebäudehülle (1) und ist aus gut wärmeleitendem Material gefertigt, damit die Trennwand (5) als zusätzliche Wärmetauschfläche genutzt werden kann. Auch ist gut ersichtlich wie der Abluft-/Fortluftkanal vom Anschluss für die Abluft (AB) über den warmen Abschnitt des Abluft/Fortluftkanals (28) und den kalten Abschnitt des Abluft-/Fortluftkanals (26) bis zum Anschluss für die Fortluft (FO) verläuft. Der Außenluft-/Zuluftkanal verläuft vom Anschluss für die Außenluft (AU) über den kalten Abschnitt des Außen-/Zuluftkanals (27) und den warmen Abschnitt des Außen/Zuluftkanals (29) bis zum Anschluss für die Zuluft (ZU)

Die Gehäusewanne (4) und die Gehäuseabdeckungen (4a, 4b) der Raumlüftungsvorrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel aus Blech gefertigt und mit einer Dämmung versehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Raumlüftungsvorrichtung ist darauf zu achten, dass innerhalb des Gehäuses (4) im Bereich der Gehäuseabdeckung (4a) keine wartungsintensiven Komponenten verbaut sind, da im Falle einer erforderlichen Wartungsarbeit in diesem Bereich die Gehäuseabdeckung (4a) nur mit hohem Aufwand entfernt werden könnte. Für Komponenten, die für den Servicetechniker gut erreichbar sein müssen, ist in diesem Ausführungsbeispiel der Raum in der Gehäusewanne (4) hinter der Gehäuseabdeckung (4b) vorgesehen. Diese Gehäuseabdeckung (4b) ist mittels Schrauben mit der Gehäusewanne (4) verbunden und vom Servicetechniker auf einfache Weise zu entfernen.

Die Servicetür (10) ist hier so ausgeführt, dass der Benutzer der Raumlüftungsvorrichtung einfache Kontroll- und Wartungsaufgaben wie z.B. Kontrolle und Wechseln des Abluftfilters (24) oder des Zuluftfilters (25) selbst durchführen kann. Je nach Anforderung kann die Servicetür (10) mit Schnellverschlüssen, Schrauben oder sperrbar mit einem Zylinderschloss ausgeführt sein. Das aufwändige Zylinderschloss hat den Vorteil, dass Unbefugte keinen Zugang zur Raumlüftungsvorrichtung haben.

In 2 ist eine erfindungsgemäße Raumlüftungsvorrichtung, welche in einer Thermischen Gebäudehülle (1) an sich integriert ist, in der Schnittansicht nach Schnittführung A-A bzw. B-B in 1 dargestellt. Die Position der Raumlüftungsvorrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise so gewählt, dass die Raumlüftungsvorrichtung knapp unter einer vorhandenen Decke (2) Platz findet, um den Abluft- (AB) und den Zuluftanschluß (ZU) zwischen die vorhandene Decke (2) und eine abgehängte Decke (33) positionieren zu können. Das angeschlossene Rohrleitungsnetz kann somit Platz sparend und optisch ansprechend in ein Gebäude integriert werden. Es erstreckt sich der Abluft-/Fortluftkanal vom Anschluss für die Abluft (AB) über den warmen Abschnitt des Abluft/Fortluftkanals (28) und den kalten Abschnitt des Abluft-/Fortluftkanals (26) bis zum Anschluss für die Fortluft (FO). Der Außenluft-/Zuluftkanal verläuft vom Anschluss für die Außenluft (AU) über den kalten Abschnitt des Außen-/Zuluftkanals (27) und den warmen Abschnitt des Außen-/Zuluftkanals (29) bis zum Anschluss für die Zuluft (ZU). Dieser stufenförmige Verlauf des Abluft-/Fortluftkanals und des Außenluft-/Zuluftkanals hat den Vorteil, dass der Thermosiphon-Effekt genutzt wird.

Eine Annäherung des Isothermenverlaufs der strömenden Luft innerhalb Raumlüftungsvorrichtung an den Isothermenverlauf der Thermischen Gebäudehülle (1) wird dadurch erreicht, dass der Wärmeübertrager (16) so positioniert ist, dass die kalten Seiten des Wärmeübertragers (16), an denen kalte Außenluft in den Wärmeübertrager (16) eintritt bzw. kalte Fortluft ihn verlässt, in Richtung der Außenseite der Thermischen Gebäudehülle (1) angebracht sind und die warmen Seiten des Wärmeübertragers (16), an denen warme Abluft in den Wärmeübertrager (16) eintritt bzw. warme Zuluft ihn verlässt, in Richtung der Innenseite der Thermischen Gebäudehülle (1) angebracht sind. Der Energieübertrager (16) teilt also die kalten Abschnitte (26, 27) und die warmen Abschnitte (28, 29) der Luftkanäle. Dadurch ist der Temperaturverlauf der strömenden Luft dem Temperaturverlauf in der Thermischen Gebäudehülle angepasst. Aufgrund dieser Luftführung, wird die Temperaturdifferenz zwischen der strömenden Luft und der Thermischen Gebäudehülle (1) möglichst gering gehalten. Da sich die Wärmeübergangsleistung linear zur Temperaturdifferenz verhält, ist der Wärmetausch zwischen den Luftströmen und der Thermischen Gebäudehülle (1), aufgrund der geringen Temperaturdifferenz, reduziert. Dieses Angleichen der Isothermen innerhalb der Raumlüftungsvorrichtung an die Isothermen der Thermischen Gebäudehülle (1) hat den Vorteil, dass beim Einbau der Raumlüftungsvorrichtung die Wärmebrücke zwischen der Gehäusewanne (4) der Raumlüftungsvorrichtung und der Thermischen Gebäudehülle (1) im Bereich des Montageschaumes (3) reduziert wird. Die Größe der potentiellen „kalten Flächen" wird erfindungsgemäß aufgrund dieser Kanalanordnung drastisch reduziert.

Die in Bezug auf den Dämmstandard der Thermischen Gebäudehülle (1) noch vorhandenen zwei Wärmebrücken (11, 12) werden erfindungsgemäß mit Wärmedämmungen (13, 14) versehen. Weiters wird zur Erhöhung der Energieeffizienz die Rotorkassette, die im Ausführungsbeispiel aus zwei Blechkonstruktionen (17, 18) besteht, an mehreren Stellen mit Dämmung (19, 21, 23) versehen um den Geräteinternen Wärmeenergiefluss von der warmen Seite der Raumlüftungsvorrichtung über die Wärmeübertragungsflächen (20, 22) zur kalten Seite der Raumlüftungsvorrichtung zu minimieren, da dieser Wärmefluss die aus der Abluft zurückgewonnene Energie der Zuluft wieder zum Teil zurück an kalten Seite der Raumlüftungsvorrichtung leiten würde. Sämtliche Dämmungen haben neben der Wärmeschutzfunktion auch die Funktion, die Schallemissionen der Raumlüftungsvorrichtung zu minimieren.

Um den Montageaufwand zu reduzieren, ist in diesem Ausführungsbeispiel eine vorteilhafte Einbauvariante dargestellt. In der Laibung der Öffnung in der Thermischen Gebäudehülle (1) ist ein umlaufender Blechwinkel (7) angebracht. Dieser dient bei der Montage als Anschlag beim Positionieren der Raumlüftungsvorrichtung. Gegen die Laibung ist der umlaufende Blechwinkel (7) wind- und regenfest abgedichtet. In Kombination mit dem Dichtungsband (8) ist die winddichte Ebene der Thermischen Gebäudehülle (1) geschlossen. Mit dem Montageschaum (3) wird die Raumlüftungsvorrichtung in der Maueröffnung fixiert. Die innere Abdichtung (Dampfsperre bzw. -bremse) erfolgt hier beispielsweise mit einem Fensterklebeband (9) das in heutiger Zeit aus wind- und dampfdichten Ausführungen von eingebauten Fenstern bekannt ist. Die Anschlussfläche für das Fensterklebeband (9) am Raumlüftungsgerät ist in diesem Beispiel durch einen 2 × 90° nach außen gebogenen Falz im Blech der Gehäusewanne (4) auf der Innenseite der Thermischen Gebäudehülle (1) vorgesehen.

Die Gehäusewanne (4) ist in der Laibung umlaufend und auf der Außenfläche, die Parallel zur Ebene der Thermischen Gebäudehülle ist, mit einer Dämmung (6) versehen. Die gedämmten Gehäuseabdeckungen (4a, 4b) sind hier mit der Gehäusewanne (4) demontierbar verschraubt, um die Zugänglichkeit über die Gesamte Innenfläche des Raumlüftungsgeräts zu ermöglichen, wobei für die positionierung wartungsintensivere Komponenten der Raum im Bereich der Dämmung (14) zu bevorzugen ist, da die Gehäuseabdeckung (4b) einfacher zu demontieren ist als die Gehäuseabdeckung (4a). Für laufende Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten, wie beispielsweise Filterwechsel, ist in diesem Ausführungsbeispiel eine gedämmte Servicetür (10) vorgesehen die vom Anlagenbenutzer ohne besondere Hilfsmittel geöffnet werden kann. Die senkrecht auf die Ebene der Thermischen Gebäudehülle (1) stehende Trennwand (5) sollte vorzugsweise nicht gedämmt sein, um die Wärmeübertragung von der wärmeren Abluft/Fortluft auf die kältere Zuluft/Außenluft zu verbessern und somit ist diese Trennwand (5) als zusätzliche Wärmetauscherfläche in diesem Ausführungsbeispiel nutzbar gemacht.

Das mindestens eine Gebläse (15 oder 15a) ist in diesem Ausführungsbeispiel in der Nähe des Außen- (AU) bzw. Fortluftanschlusses (FO) vorgesehen. Falls zwei Gebläse ortsfest vorgesehen sind, sind vorzugsweise die Positionen der Gebläse so gewählt, dass in Kombination mit dem Luftverteilungssystem im Raum innerhalb der Thermischen Gebäudehülle (1) der Druck im Außen/Zuluftkanal unmittelbar vor dem Eintritt in den Energieübertrager (16) höher ist als der Druck im Abluft-/Fortluftkanal unmittelbar vor dem Eintritt in den Energieübertrager (16), um sicherzustellen, dass im Falle von Undichtigkeiten zwischen den Luftkanälen ein Falschluftstrom vom Außen-/Zuluftkanal in den Abluft-/Fortluftkanal entsteht, in anderen Worten – Es wird vermieden, dass verbrauchte Abluft, die mit Gerüchen, Schadstoffen etc. belastet ist, aus dem Abluft-/Fortluftkanal in den Außen-/Zuluftkanal übertragen wird.

Weiters ist die Raumlüftungsvorrichtung in 2 mit einem Zuluftfilter (25) und einem Abluftfilter (24) ausgestattet. Mit dem Zuluftfilter (25) wird die Qualität der Zuluft verbessert wobei neben dem Staub aus der angesaugten Außenluft auch unangenehme Geruchsstoffe im Filter abgelagert bzw. absorbiert werden können. Der Abluftfilter (24) schützt empfindliche Komponenten der Raumlüftungsvorrichtung vor Verschmutzung und Staub. Auch im Abluftfilter (24) können unangenehme Geruchsstoffe aus der Abluft (AB) abgelagert bzw. absorbiert werden.

Durch den Einbau eines Schalldämpfers (31, 32) kann die Geräuschemission der Raumlüftungsvorrichtung reduziert werden. Dies kann den Vorteil haben, dass die Schallwerte der Raumlüftungsvorrichtung so gering sind, dass auf einen Einbau eines Schalldämpfers im Luftkanalnetz verzichtet werden kann.

In 3 ist eine erfindungsgemäße Raumlüftungsvorrichtung wie in 2 dargestellt, allerdings in einer waagrechten Einbaulage. Es ist eine Schnittansicht nach Schnittführung A-A bzw. B-B in 1 dargestellt. Die Position der Raumlüftungsvorrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise so gewählt, dass die Raumlüftungsvorrichtung knapp neben einer vorhandenen Wand (2a) Platz findet, um den Abluft- (AB) und den Zuluftanschluß (ZU) zwischen die vorhandene Wand (2) und eine vorgesetzte Wandschale (34) positionieren zu können. Das angeschlossene Rohrleitungsnetz kann somit Platz sparend und optisch ansprechend in ein Gebäude integriert werden.

Es erstreckt sich der Abluft-/Fortluftkanal vom Anschluss für die Abluft (AB) über den warmen Abschnitt des Abluft-/Fortluftkanals (28) und den kalten Abschnitt des Abluft-/Fortluftkanals (26) bis zum Anschluss für die Fortluft (FO). Der Außenluft-/Zuluftkanal verläuft vom Anschluss für die Außenluft (AU) über den kalten Abschnitt des Außen-/Zuluftkanals (27) und den warmen Abschnitt des Außen/Zuluftkanals (29) bis zum Anschluss für die Zuluft (ZU). Auch in dieser Einbauvariante hat dieser stufenförmige Verlauf des Abluft-/Fortluftkanals und des Außenluft-/Zuluftkanals den Vorteil, dass der Thermosiphon-Effekt genutzt wird.

Weitere Beschreibungen zu 3 siehe Ausführungen in [00032] bis [00039]

In 4 ist eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Raumlüftungsvorrichtung dargestellt, welche als Einrichtung zur Energieübertragung einen Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher (30) hat. Zur vereinfachten Darstellung sind nur die wesentlichsten Komponenten dargestellt und beispielsweise Gebläse, Filter etc. nicht dargestellt. Die Gehäusewanne (4) und die Dämmung (14) sind zur besseren Darstellung aufgebrochen dargestellt, wobei die Schnittflächen der aufgebrochenen Darstellung in der Schnittfläche schraffiert sind. Da bei diesem Wärmetauschertyp die Luftströme sich im Kreuzstrom zueinander bewegen, befinden sich der Aussenluftanschluss (AU) und der Fortluftanschluss (FO) an einer um die Trennwand (5) gespiegelten Position im Vergleich zum Ausführungsbeispiel in 1, 2 und 3.

Es ist auch hier das wesentlichen Ausführungmerkmal dieser Vorrichtung, dass die Luftströme des Abluft-/Fortluftkanals und des Außen-/Zuluftkanals durch eine Trennwand, welche im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Thermischen Gebäudehülle steht, getrennt geführt sind, wobei die Luftströme des Abluft-/Fortluftkanals und des Außen-/Zuluftkanals im Wesentlichen parallel zur Ebene der Thermischen Gebäudehülle geführt werden, jedoch vor und nach dem Wärmeübertrager um einen Winkel größer als 60° umgelenkt, also treppenförmig, geführt werden. Weiteres Merkmal sind die Wärmedämmungen (13 und 14), welche die Wärmebrücken (11 und 12) reduzieren. Ein weiterer Vorteil bei dieser Ausführung der sich durch den sichtbaren stufenförmigen Verlauf des Abluft/Fortluftkanals und des Außenluft-/Zuluftkanals ergibt, ist der Thermosiphon-Effekt der auch hier genutzt wird. Sehr gut erkennbar sind in dieser Skizze der warme Abschnitt des Abluft-/Fortluftkanals (28) bzw. des Außen-/Zuluftkanals (29) und der kalte Abschnitt des Abluft-/Fortluftkanals (26) bzw. des Außen-/Zuluftkanals (27).


Anspruch[de]
Verfahren zur Lüftung von Räumen mit einer Wärmerückgewinnung aus der Abluft, das innerhalb einer thermischen Gebäudehülle selbst durchgeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströme des Abluft-/Fortluftkanals und des Außen-/Zuluftkanals durch eine Trennwand, welche im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Thermischen Gebäudehülle steht, getrennt geführt sind, wobei die Luftströme des Abluft-/Fortluftkanals und des Außen/Zuluftkanals im Wesentlichen parallel zur Ebene der Thermischen Gebäudehülle geführt werden, jedoch vor und nach dem Wärmeübertrager um einen Winkel größer als 60° umgelenkt, also treppenförmig, geführt werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströme des Abluft/Fortluftkanals und des Außen-/Zuluftkanals im Wesentlichen im Gegenstrom zueinander geführt werden. Verfahren zur Lüftung von Räumen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse für die Außenluft (AU) und die Fortluft (FO) am unteren Ende der Vorrichtung angeordnet sind und die Anschlüsse für die Zuluft (ZU) und die Abluft (AB) am oberen Ende der Vorrichtung angeordnet sind. Verfahren zur Lüftung von Räumen nach nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücke (12) zwischen dem warmen Raum innerhalb der Thermischen Gebäudehülle (1) und dem kalten Abschnitt des Abluft/Fortluftkanals (26) bzw. des Außen-/Zuluftkanals (27) mit einer Wärmedämmung (14) versehen ist und die Wärmebrücke (11) zwischen dem kalten Raum außerhalb der Thermischen Gebäudehülle (1) und dem warmen Abschnitt des Abluft-/Fortluftkanals (28) bzw. des Außen/Zuluftkanals (29) mit einer Wärmedämmung (13) versehen ist. Verfahren zur Lüftung von Räumen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Energierückgewinnung ein regenerativer Wärmeübertrager ist. Verfahren zur Lüftung von Räumen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der regenerative Wärmeübertrager ein Plattenwärmetauscher mit regenerativen Wärmeübertragungsflächen (30 in 4) ist. Verfahren zur Lüftung von Räumen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der regenerative Wärmeübertrager ein Rotationswärmetauscher (16) ist. Verfahren zur Lüftung von Räumen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Wärmeübertragungsflächen (20, 22) der Rotorkassette eine Wärmedämmung (19) vorgesehen ist und dass die Wärmeübertragungsfläche (20 und/oder 22) der Rotorkassette mit einer Wärmedämmung (21 und/oder 23) versehen ist. Vorrichtung zur Lüftung von Räumen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche. Vorrichtung zur Lüftung von Räumen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie in eine Thermische Gebäudehülle selbst integriert werden kann.






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