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WO2016116408A1 - Abzugsvorrichtung mit geregelter absaugeinrichtung - Google Patents

Abzugsvorrichtung mit geregelter absaugeinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2016116408A1
WO2016116408A1 PCT/EP2016/050911 EP2016050911W WO2016116408A1 WO 2016116408 A1 WO2016116408 A1 WO 2016116408A1 EP 2016050911 W EP2016050911 W EP 2016050911W WO 2016116408 A1 WO2016116408 A1 WO 2016116408A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air inlet
working space
air
exhaust
inlet openings
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/050911
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Konrad Kreuzer
Original Assignee
Konrad Kreuzer
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konrad Kreuzer filed Critical Konrad Kreuzer
Priority to EP16700890.3A priority Critical patent/EP3247496B1/de
Priority to DK16700890T priority patent/DK3247496T3/da
Publication of WO2016116408A1 publication Critical patent/WO2016116408A1/de

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Classifications

    • 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

  • Discharge device with regulated suction device Discharge device with regulated suction device
  • 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.
  • Vent units / exhaust air systems connected to suck air from a working space enclosed by the extraction device.
  • drawers typically, drawers with different
  • Provided terminals for example, to lead liquid and / or gaseous media to or in the trigger 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 specifies additional requirements
  • exhaust devices that are operated with increased heat load (for example, Bunsen burner or other heat sources can be arranged in such exhaust devices).
  • take-off devices for example, from the documents US 5,924.92AA, US 7,470,176 and US 5,697,838, known
  • Workspace can be provided.
  • Deduction device which in principle can only be operated under thermal 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.
  • Laboratory areas comprising: 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 air system, wherein the
  • Extraction device at least two separate
  • Air inlet openings whose volume flows are independently adjustable and controllable, 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 sensor means, wherein by the
  • Air inlet openings of the exhaust air volume flow and the air distribution in the working space are adjustable.
  • Working space can be regulated or adjusted.
  • an air roller can be formed in the working space, wherein the control of the air inlet openings, the shape, size and
  • Air roller can be adjusted. Furthermore, for example, with higher exhaust air flow rates, air flow without an air roll provided substantially laminar from bottom to top (i.e., from the window sash to the suction device) can quickly "deflate" the working space.
  • the extraction device is preferably on a
  • Table construction arranged 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 substantially a height of about 900 mm).
  • 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 by appropriate
  • 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 environment. This makes it possible to operate the controllable suction device as a function of the heat load in the working space or as a function of the detected temperature difference. Due to a possible temperature difference between the working space and the environment, different thermal layers may form in the working space due to differences in density at different temperatures. Distant ones can become due to too high
  • Temperature difference of about 4 to 6 ° K can become unstable and massive it to a further increase in the temperature difference
  • Pollutant emissions may occur. Furthermore, it was found that at temperature differences greater than 10 ° K pollutants can escape even when the window sash is closed (for example, by the so-called Nachströmö réelleen or between the side windows above the window slider).
  • the aim is to operate the extraction device generally in a range in which the flow mechanics of the extraction device is stable, the critical temperature difference for each
  • Extraction device must be determined individually. As already stated, 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
  • Such a position sensor thus the opening of the Such a position sensor may be provided, for example, by a pull-wire sensor when the movable
  • 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 significant because of the
  • the sensor means comprise pressure sensors for detecting a pressure difference at least between one of the pressure sensors
  • At the at least one air inlet opening additionally the pressure difference before and after the air inlet opening is detected by means of pressure sensors to the
  • At least one of the pressure sensors or advantageously all pressure sensors are designed as so-called venturi sensors.
  • Differential pressure measurement is disclosed which measures a pressure difference before and after a throttle to keep the pressure sensors in their optimum position Accuracy range to be able to operate at a
  • 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, these operating conditions are detected by means of sensors, so that by the
  • Air inlet openings guided air flow / volume flows can be detected.
  • the at least two air inlet openings are based on the detected operating parameters
  • pre-defined operating conditions set and regulated For example, as part of a calibration or installation process, 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 a
  • At least one air inlet opening is provided.
  • 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
  • the suction device is arranged on the ceiling wall of the exhaust device and the ceiling wall is at least partially formed as a perforated ceiling plate, so that air can be discharged directly through the air inlet opening from the upper region of the working space.
  • the top wall of the extraction device is formed in two parts, wherein the part over which the
  • Suction device is arranged as a perforated plate is formed, 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 perforated plate is formed, 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.
  • Air inlet openings is particularly preferred, since thereby the
  • Air distribution and the fluid mechanics in the working space can be particularly advantageous influenced.
  • a roller-shaped flow geometry of the air in the working space is particularly advantageous influenced.
  • the suction device comprises at least three air inlet openings, wherein at least one air inlet opening are fluidly connected to a lower region and at least two air inlet openings fluidly connected to an upper region of the working space to lead in each of these areas air from the working space.
  • Control ranges to DIN EN 14175 can be operated (DN 200 for a control range of 100 to 550 m3 per hour for small fume cupboards, DN 250 for a control range of 200 to 850 m3 per hour for medium fume cupboards, DN 315 for a control range of 300 to 1500 m3 per hour for large prints).
  • 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.
  • Air inlet opening which is fluidically connected to the lower region of the working space and determines the exhaust air connection.
  • Measurement setup can be used to increase the measurement accuracy and the
  • 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.
  • 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 if, for example, a critical temperature in the working space is reached or the flow within the
  • 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 for guiding support beams in the working space and thereby the
  • Such means may, for example, by
  • Nozzle arrangements are provided. Description of a preferred embodiment
  • Figure 1 is a schematic front view of a preferred embodiment
  • Figure 2 is a schematic sectional view of the preferred embodiment
  • Figure 3 is a schematic plan view of the preferred embodiment
  • Figure 4 is a schematic horizontal sectional view of
  • Figure 5 is another schematic horizontal sectional view of the preferred embodiment
  • Figure 6 is a schematic cross-sectional view of a controllable
  • Embodiment is used;
  • Figure 7 is a schematic cross-sectional view of another
  • FIG. 8 is a printing line identification diagram
  • Figure 9 is a schematic view of a control circuit for controlling and regulating the controllable suction device
  • FIG. 10 shows different operating states of the suction device
  • FIG. 11 shows the flow path in the working space at different
  • Figure 12 is a schematic view of the flow in the
  • Figure 13 is a diagram of the exhaust air flow rate in dependence on the position of the window slider.
  • Figure 1 shows a schematic front view of a preferred embodiment
  • Embodiment of a trigger device 100 which on a
  • Table frame 110 is arranged. In the upper area at the
  • a controllable suction device 120 is arranged.
  • the extraction device 100 is made of (preferably multi-part) vertical profile elements 130, which from the table frame 110 to
  • a window slider 150 is provided. At the
  • Table frame 110 is also an optional slot 160 for receiving terminals and controls provided.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of FIG
  • Discharge device 100 on Figure 1 The same parts are provided with identical reference numerals.
  • the suction device 120 is arranged in the upper region of the extraction device 100, namely above a partially perforated cover plate 170.
  • the cover plate 170 is in the rear region (i.e.
  • Suction device 120 formed perforated and formed transparent in a front region, so that a through the
  • Extractor 100 enclosed working space 180 through a above the transparent part of the ceiling plate 170 arranged lighting device 190 can be illuminated.
  • the suction device 120 is fluidically with a lower portion of the working space 180 by means of a through a
  • the suction device 120 is further with a
  • Exhaust air system 220 fluidly connected.
  • 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.
  • Engagement position is provided approximately at a height of 1350 mm.
  • Figures 4 to 5 show schematic horizontal views of the preferred take-off 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.
  • Figure 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
  • Working space 180 can be controlled.
  • the suction device 120 preferably comprises one
  • Air inlet box 121 an exhaust pipe 122 and an exhaust port 123.
  • three flap assemblies 124, 125, 126 are provided.
  • the air inlet box 121 preferably has an in
  • the flap assemblies 124, 125, 126 are preferably dimensioned such that the maximum flow rate through one of the flap assemblies 124, 125, 126 (i.e.
  • Air inlet openings can be between 400 and 600 m per hour, preferably between 450 and 500 m3 per hour.
  • the front flap assemblies 124, 125 are included
  • controllable suction device 120 comprises a
  • the measuring device 127 which is adapted 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 MSi, 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 arrangement 127 furthermore comprises a magnetic valve 128.
  • 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 configured such that the flaps permit closing the door assemblies at approximately an angle of 70 0, such that no further sealing attacks more 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
  • Ab povertyvolumenströmen can be made a halfway division on the front and rear flap assemblies; in night mode can be achieved by closing the front flap assemblies 124, 125 and only the rear flap assembly 126 regulated or
  • the measuring device 127 can be switched in normal operation between the two measuring points MS2 and MS3 and thus monitored, which can be accurately measured and controlled by the measuring point MS3 very low exhaust air volume flows.
  • 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).
  • Figure 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 one
  • the flap assemblies 124 ', 125', 126 ' are preferably dimensioned such that the maximum flow rate through one of the flap assemblies 124', 125 ', 126' (i.e.
  • Air inlet openings can be between 400 and 600 m per hour, preferably between 450 and 500 m3 per hour.
  • the front flap assemblies 124 ', 125' are included
  • controllable suction device 120 also comprises a
  • Measuring device 127 ' which is arranged 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 MSi', 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 measurement setup shown in FIG. 7 does not measure in front of and behind the flap arrangement 126 '(ie not the differential pressure of the flap arrangement 126') but only behind the flap arrangement 126 '.
  • the test setup shown in FIG. 7 thus represents a simplified construction compared to the test setup shown in FIG. 6. Depending on the requirement for the spread of the air quantity, this simplified test setup can also 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.
  • the flaps of the flap assemblies 124 ', 125', 126 ' are preferably configured such that the flaps at approximately an angle of 70 0 a closure shown in Figure 7 of the
  • Flap assemblies 124 ', 125' connected to the upper portion of the
  • Working space 180 are fluidically connected, controlled in parallel / driven. To avoid damage to the pressure sensors
  • 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.
  • Ab povertyvolumenströmen can be made a halfway division on the front and rear flap assemblies; In night mode, a very low exhaust air volume flow can be achieved by closing the front flap assemblies 124 ', 125' and only controlling the rear flap assembly 126 '.
  • the measuring device 127 ' can be connected in the control mode between the two measuring points MS2' and MS3 'and thus monitored, which can be accurately measured and regulated by the measuring point MSß'geringe exhaust air flow rates.
  • the characteristic DN 200 provides a control range of 100 to 550 m per hour for small draw-off devices, the characteristic DN 250 a control range of 200 to 850 m3 per hour for medium-sized
  • Discharge devices and the characteristic curve DN 315 represent a control range of 300 to 1500 m3 per hour for large draw-off devices.
  • the exhaust air volume flow can be calculated using the formula
  • V V2 ⁇ C ⁇ Ap a be determined.
  • V is the volume flow
  • C the throttle factor
  • ⁇ the detected pressure difference
  • Measuring device 127 ' (see Figure 7) measured differential pressure.
  • FIG. 9 shows a schematic overview of the control scheme with which the preferred embodiment of the draw-off device 100 according to the invention is regulated.
  • the controller unit is preferably a programmable electronic control unit (for example a DDC element or another suitable controller element).
  • Damper arrangements 124, 125, 126 or 124 ', 125', 126 ' are controlled or controlled in the preferred embodiment on the basis of the following operating parameters:
  • Window sensors with the aid of window sensors, the position or the opening position of the window slider is determined, so that the "open" area of the window
  • Window slider can be calculated or calculated; the positioning of the window slider can, for example, by means of
  • Temperature difference between the environment and the working space 180 of the trigger 100 are determined, in which case the pollutant content of the air can be detected and the pollutant difference between the environment and the working space 180;
  • DDC in the DDC unit (Direct Digital Control
  • the setpoint values may also include the operating parameters for the night service or for the "minimum state", where input or control elements can be provided so that the operator actively switches the trigger device 100 into its respective operating states (for example, control mode, night mode, etc.)
  • the control unit can output the current operating state by means of a display device, the extraction device 100 can via
  • Working space 180 spend; through the measuring arrangement 127, 127 ', the pressure difference between the inlet box 121, 121' and the exhaust port 123, 123 'can be determined, and thus the current volume flow, or the current exhaust air volume flow, which is passed into the exhaust air system can be determined; through these sensors (for example
  • Air inlet openings guided volume flows can be determined.
  • the 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
  • Figure 10 shows an example of the flap positions of
  • Absaugincardi 120 applies, except for measured value detection in the rear flap assembly i26', the corresponding.
  • Figure 11 shows schematically the air flow profile in one
  • isothermal operation i.e., 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.
  • a rotating, stable exhaust air roller forms in the working space 180, which provides an orderly and stable flow through the exhaust air
  • the temperature in the working space 180 is higher than in the environment, so that the trigger device no longer is operated isothermally.
  • the temperature difference is so high that a temperature stratification threatens.
  • 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.
  • Exhaust air flow increased between 30 and 50%. In addition, at least 90% of the exhaust air volume flow through the front
  • Damper assemblies 124, 125 out 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 work space 180 as soon as possible (preferably within 10 to 20 seconds) flushed, i. 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 when the window slider 150 is closed
  • 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 special
  • this operating mode is particularly advantageous for night operation, in particular since heavy gases which would otherwise collect in the lower region of the working space 180 can also be sucked out by the relatively large air roll.
  • the above explanations apply correspondingly to the suction device 120 '.
  • FIG. 13 shows an exemplary controller parameterization of the
  • the volume flows or the exhaust air volume flow can be regulated linearly with respect to the opening degree of the window slide.
  • the exhaust air volume flow in addition to the above-described change in the proportionate volume flows of the flap arrangements) can be increased, the maximum
  • the size is set as the preset critical value for temperature difference and about that represents 1.5 times the exhaust air volume flow in the control mode.

Landscapes

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Abstract

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 in (123; 123') ein Abluftsystem zu führen, wobei die Absaugeinrichtung (120; 120') zumindest zwei voneinander getrennte Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') umfasst, deren Volumenströme unabhängig voneinander einstellbar und regelbar sind, wobei die Volumenströme der Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 24', 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.

Description

Abzugsvorrichtung mit geregelter Absaugeinrichtung
Gebiete der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abzugsvorrichtung, insbesondere für Laborbereiche.
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. 7 mit dem Titel „Modulare Abzugsvorrichtung" des Anmelders verwiesen. In dieser Druckschrift wird eine modulare Abzugs Vorrichtung, 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 Ai, US 4,741,257 beschrieben.
Ferner sind Abzugsvorrichtungen, beispielsweise aus den Druckschriften US 5,924,92oA, 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.
Ferner sind im Stand der Technik Abzugsvorrichtungen bekannt, die mit einer erhöhten Wärmelast betrieben werden können. Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 40 40 723 Ai 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. 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, 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.
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 Ai 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
Regeispreizung von zumindest l 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.
Vorteilhafterweise ist zumindest eine Lufteinlassöffnung
strömungstechnisch mit einem unteren Bereich und zumindest eine Lufteinlassöffnung 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 Ai offenbarter
Messaufbau eingesetzt werden, um die Messgenauigkeit und die
Regeispreizung zu verbessern. lO
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. 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 m 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 MSi, 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 Ai 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 0 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 m 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 MSi', 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 0 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 MSß'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 m 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 = V2 x C x Ap a ermittelt werden.
Dabei ist V der Volumenstrom, C der Drosselfaktor und Δρ die erfasste Druckdifferenz. Die Kennlinie Mi 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 Τι, 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; hier können Eingabe bzw. Bedienelemente vorgesehen werden, damit der Bediener die Abzugsvorrichtung 100 aktiv in seine jeweilige Betriebszustände (beispielsweise Regelbetrieb, Nachtbetrieb, etc.) schalten kann; ferner kann die Regeleinheit den aktuellen Betriebszustand mittels einer Anzeigeeinrichtung ausgeben; die Abzugsvorrichtung 100 kann über
entsprechende Anzeigemittel bzw. über
Akustikmittel über einen Störfall (beispielsweise bei instabilen Strömungsverhältnissen im
Arbeitsraum 180) ausgeben; 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; 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 Ai offenbarte Messverfahren verwiesen. Für die
Absaugeinrichtung 120' gilt, bis auf Messwerterfassung bei der hinteren Klappenanordnung i26',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
Figure imgf000023_0001
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
, ufl onzentrierungseffekten" 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

Patentansprüche
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 Absaug einrichtung (120; 120') zumindest zwei voneinander getrennte Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') umfasst, 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.
Abzugsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Sensormittel zumindest einen Temperatursensor (Ti, T2) zum Erfassen der Temperatur im Arbeitsraum (180) und/oder zumindest zwei Temperatursensoren (Ti, T2) zum Erfassen einer Temperaturdifferenz zwischen dem Arbeitsraum (180) und der Umgebung umfassen.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der Anspruch 1 oder 2, wobei die Sensormittel zumindest einen Positionssensor zum Erfassen der Position des beweglichen Fensterschiebers (150) umfassen.
Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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.
5. 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.
6. Abzugsvorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei 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.
7. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei
zumindest ein Drucksensor als Venturi-Sensor ausgebildet ist.
8. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensormittel Sensoren zum Erfassen des Betriebszustands der Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') umfassen.
9. 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.
10. 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.
11. Abzugsvorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei am Lufteinlasskasten (123; 123') Mittel zum Auffangen und Ableiten von aus dem Abluftsystem rückfliesenden Kondensats vorgesehen sind. 12. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Lufteinlassöffnung (126; 126') strömungstechnisch mit einem unteren Bereich und zumindest eine Lufteinlassöffnung (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.
13. 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.
14. Abzugsvorrichtung (100) nach Anspruch 13, wobei die zumindest zwei Lufteinlassöffnungen (124, 125; 124', 125'), die strömungstechnisch mit dem oberen Bereich des Arbeitsraums (180) verbunden sind, parallel eingestellt und geregelt werden.
15. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei alle Lufteinlassöffnungen (124, 125, 126; 124', 125', 126') parallel eingestellt und geregelt werden. 16. 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.
17. 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.
18. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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.
19. 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.
20. 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.
21. 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.
22. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abzugsvorrichtung (100) Ein-, Ausgabe- und/oder Anzeigemittel umfasst.
23. Abzugsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abzugsvorrichtung (100) optische und/oder akustische
Alarmmittel umfasst. 24. 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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