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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsgebäude mit mindestens einem gekühlten, begehbaren, durch Wände, Decke und Boden begrenzten Lebensmittel-Verarbeitungsraum mit einem innerhalb von diesem, bevorzugt deckenseitig, angeordneten Umluft-Luftkühler.
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Derartige Betriebsgebäude werden unter anderem in der Lebensmittel-Industrie genutzt, um im Lebensmittel-Verarbeitungsraum unter lebensmittelhygienischen Bedingungen unter Einsatz von Mitarbeitern Lebensmittel (weiter) zu verarbeiten, zu konfektionieren und/oder zu verpacken. Je nach Anwendung sind dabei üblicherweise Temperaturen zwischen 0,5 °C und 12 °C einzuhalten; beispielsweise liegt bei typischen Anwendungsfällen der Frischfleischverarbeitung die im Verarbeitungsraum einzuhaltende Temperatur zwischen 4 und 10 °C, insbesondere zwischen 6 bis 8 °C. Da solche im Lebensmittel-Verarbeitungsraum herrschenden Temperaturen - insbesondere im Zusammenspiel mit weiteren spezifischen Randbedingungen wie Luftfeuchtigkeit bzw. Kondensatbildung, Luftbestandteilen organischer Herkunft etc. - ein Milieu bilden, in dem diverse Pilze, Mikroorganismen und Viren, insbesondere das Sars-CoV-2 Virus, gut gedeihen bzw. über lange Zeit hinweg aktiv (infektiös) bleiben, kann die sie tragende Luft potentiell infizierend wirken, weshalb insbesondere unter Aspekten des Mitarbeiterschutzes ein Bedarf an zuverlässiger, hochwirksamer und gefahrloser Desinfektion (Abtötung bzw. Zerstörung von Pilzen, Mikroorganismen und Viren) der im Lebensmittel-Verarbeitungsraum umgewälzten Luft besteht.
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Es ist bekannt, dass Luft, Wasser und Oberflächen allgemein durch Bestrahlung mit UV-C-Licht (d. i. Licht des ultravioletten Spektrums der Wellenlänge 100 bis 280 nm) und im Speziellen durch Bestrahlung mit UV-C-Licht des Frequenzspektrums 250 bis 260 nm, insbesondere etwa 254 nm desinfiziert werden kann, da durch eine solche Bestrahlung das Erbgut von Pilzen, Mikroorganismen und Viren beschädigt bzw. zerstört wird. So können die betreffenden Pilze, Mikroorganismen bzw. Viren abgetötet und/oder kann deren Vermehrung verhindert werden. Um eine Desinfektion bzw. Inaktivierung der Pilze, Mikroorganismen oder Viren zu erreichen, müssen diese über einen bestimmten Mindestzeitraum (Bestrahlungszeit) hinweg mit einer bestimmten Mindestbestrahlungsleistung/- intensität/-dosis bestrahlt werden.
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Der Einsatz einer UV-Lichtquelle zur Desinfektion von Luft in bzw. im Zusammenhang mit Klimageräten ist (beispielsweise aus der
DE 10 2016 121 481 A1 ) bekannt. Klimageräte, bei denen im Bereich des Luftaustritts bzw. unmittelbar stromaufwärts von diesem eine UV-Bestrahlung der in den klimatisierten Raum abzugebenden Luft erfolgt, sind aus der Praxis bekannt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Betriebsgebäude der eingangs angegebenen Art bereitzustellen, das sich (insbesondere in Bezug auf das Sars-CoV-2-Virus bzw. dessen Unschädlichmachung) durch eine besonders hohe Praxistauglichkeit auszeichnet. Dabei spielt neben den Aspekten der Zuverlässigkeit, der Wirksamkeit und der Gefahrlosigkeit (insbesondere für die im Lebensmittel-Verarbeitungsraum anwesenden Personen) auch Aspekte der Wirtschaftlichkeit der Desinfektion der klimatisierten/umgewälzten Luft eine herausragende Rolle, wobei zur Wirtschaftlichkeit insbesondere Gesichtspunkte wie Investitionskosten, Betriebskosten (einschließlich Wartungskosten) und Raumbedarf beitragen.
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Die vorstehend dargelegte Aufgabe der Bereitstellung eines insbesondere in Bezug auf das Sars-CoV-2-Virus besonders praxistauglichen Betriebsgebäudes der eingangs angegebenen Art wird durch ein Betriebsgebäude gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Betriebsgebäude durch die nachfolgenden, funktional zusammenwirkenden Merkmale aus: Der Umluft-Luftkühler umfasst ein Gehäuse mit einer Luft-Eintrittsöffnung und einer Luft-Austrittsöffnung. In der sich zwischen der Luft-Eintrittsöffnung und der Luft-Austrittsöffnung erstreckenden Luft-Strömungsstrecke ist ein Luft-Umwälzgebläse und, stromabwärts zu diesem, ein luftdurchströmter Wärmetauscher angeordnet. Die Luft-Strömungsstrecke umfasst strömungstechnisch zwischen dem Luft-Umwälzgebläse und dem Wärmetauscher eine luftdurchströmte Bestrahlungskammer mit einer darin angeordneten UV-Strahlungsquelle. In der Luft-Strömungsstrecke ist stromaufwärts und stromabwärts der Bestrahlungskammer jeweils eine luftdurchströmte lichtundurchlässige Gitterstruktur angeordnet.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung macht sich dabei die überraschende Erkenntnis zunutze, dass die für die zufriedenstellende Desinfektion (Inaktivierung/Deaktivierung/Zerstörung) insbesondere von durch das Sars-CoV-2-Virus kontaminierter Luft benötigte UV-Bestrahlungsleistung/- intensität/-dosis im starken Maße von der Lufttemperatur abhängig ist und mit fallender Lufttemperatur sehr stark ansteigt. So haben Versuche gezeigt, dass bei einer bestimmten Verweildauer der Luft unter einer UV-Bestrahlungsquelle (bei im Übrigen unveränderten Randbedingungen) zur Desinfektion einer bestimmte Luftmenge bei einer Lufttemperatur von 7 °C 140 Watt UV-Bestrahlungsleistung benötigt werden, wohingegen bei der identischen Luftmenge bei einer lediglich um 5 K geringeren Lufttemperatur von 2 °C bereits 3000 W UV-Bestrahlungsleistung benötigt werden, um ein gleichwertiges Desinfektionsergebnis zu erzielen.
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Die Erfindung nutzt eben diese Erkenntnis dergestalt, dass sich die positiven praxisrelevanten Auswirkungen wechselseitig massiv verstärken. So ist, indem erfindungsgemäß noch nicht heruntergekühlte (und somit wärmere) Umluft vor dem Passieren des Wärmetauschers desinfiziert wird, sowohl der energetische Aufwand (für den Desinfektionsbetrieb) als auch der apparative Aufwand (für die Installation der Desinfektionseinrichtung) signifikant geringer als im Falle des Standes der Technik, nach welchem (stromabwärts des die Kühlung der umgewälzten Luft bewirkenden Wärmetauschers) eine UV-Bestrahlung der gekühlten Umluft nach dem Passieren eines Wärmetauschers beim Verlassen des Umluft-Luftkühlers desinfiziert wird. Durch die - im Vergleich zu der dem Wärmetauscher nachgelagerten UV-Bestrahlung - geringere benötigte Bestrahlungsleistung der UV-Strahlungsquelle wird durch die Bestrahlung weniger Wärmeenergie in die umgewälzte Luft eingekoppelt, womit weniger Energie für den Entzug von Wärme aus der umgewälzten Luft mittels eines Kältemittelkreislaufs aufgewendet werden muss. Es können eine weniger leistungsstarke (und somit potentiell kleinere und kostengünstigere) UV-Strahlungsquelle sowie ein weniger leistungsstarker Kältemittelkreislauf mit dementsprechend potentiell kleineren Komponenten (z. B. Verdampfer, Kompressor) zum Einsatz kommen. Dadurch werden kleinere Formfaktoren und geringere Investitionskosten ermöglicht.
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Dies ist, insbesondere auch im Zusammenspiel mit den - wegen der reduzierten Leistungsaufnahme der UV-Bestrahlungseinheit - verringerten laufenden Betriebskosten, nicht nur als solches ein unter ökonomischen Gesichtspunkten bedeutender praxisrelevanter Vorteil. Vielmehr fallen auch die Investitionskosten dementsprechend niedriger aus. Und, dies ist ein Gesichtspunkt von ganz herausragender Bedeutung, die Implementierung einer UV-Bestrahlung in ein bestehendes, der Kühlung der Umluft in einem begehbaren Lebensmittel-Verarbeitungsraum eines Betriebsgebäudes dienendes, auf eine bestimmte thermische Leistung ausgelegtes System ohne Luft-Desinfektion (d. h. die Nachrüstung bestehender Anlagen) ist so entscheidend erleichtert, wenn nicht gar überhaupt erst möglich; denn die nach dem Stand der Technik erforderliche hohe Leitungsaufnahme der Desinfektionseinheit würde den Auslegungsbetrieb massiv stören.
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Der Umluft-Luftkühler des erfindungsgemäßen Betriebsgebäudes ermöglicht damit (bedingt durch die Anordnung der Bestrahlungskammer stromaufwärts vor dem Wärmetauscher und die damit einhergehende Desinfektion der noch nicht gekühlten Luft) eine hochwirksame Desinfektion des Luftstroms bei äußerst geringem Energie- und Investitionsbedarf, was sich in vorteilhafter Weise auf die Wirtschaftlichkeit des Betriebsgebäudes auswirkt. Darüber hinaus bringt die geringere benötigte Bestrahlungsleistung ferner noch den Vorteil einer substantiell geringeren potentiellen Gefährdung der sich in dem Lebensmittel-Verarbeitungsraum aufhaltenden Personen mit sich. Eine entsprechende potentielle Gefährdung durch Streustrahlung wird weitergehend durch die erfindungsgemäße Implementierung von zwei in der Luft-Strömungsstrecke jeweils stromaufwärts und stromabwärts der Bestrahlungskammer angeordneten, luftdurchströmten, lichtundurchlässigen Gitterstrukturen ausgeschlossen.
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Schließlich wurde seitens der Erfinder erkannt, dass sich infolge der erfindungsgemäßen Gestaltung des Betriebsgebäudes die Wirksamkeit der Luft-Desinfektion zusätzlich auch noch dadurch weiter erhöhen lässt, dass sich mit vergleichsweise geringem technischen bzw. apparativen Aufwand in dem Umluft-Luftkühler ein Luft-Bypass (Bypass-Luftstrom) von nicht-desinfizierter Luft technisch sinnvoll verhindern lässt, so dass es somit nicht zur Umwälzung von nicht-desinfizierter und somit potentiell infektiöser Luft kommt. Und ebenso ist es eine für die Praxistauglichkeit des Betriebsgebäudes durchaus wesentliche Erkenntnis, dass sich durch dessen erfindungsgemäße Gestaltung auch eine besonders einfache und effiziente Reinigung (auch der der UV-Bestrahlung dienenden Komponenten) bewerkstelligen lässt. Dieser Vorteil wirkt sich insbesondere dort in erheblichem Maße kostenmindernd aus, wo eine tägliche Reinigung vorgeschrieben, notwendig oder zumindest aus Gründen der Vorsorge angezeigt ist.
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Hinzuweisen ist an dieser Stelle darauf, dass die UV-Strahlungsquelle eine oder mehrere UV-Lampen umfassen kann. Im Übrigen ist im Rahmen der Definition und/oder Erläuterung der vorliegenden Erfindung die Zahlenangabe „ein(e)“ grundsätzlich, soweit sich nicht ausnahmsweise aus dem Zusammenhang oder ausdrücklich etwas Anderes ergibt, als „mindestens ein(e)“ zu verstehen.
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Die erfindungsgemäß vorgesehenen Gitterstrukturen - die stromaufwärts der Bestrahlungskammer angeordnete Gitterstruktur wird dabei auch als zuströmseitige Gitterstruktur, die stromabwärts der Bestrahlungskammer angeordnete Gitterstruktur dementsprechend auch als abströmseitige Gitterstruktur bezeichnet - lassen sich auch als „Reflektoren“ bezeichnen. Sie sind so ausgeführt, dass durch sie hindurch keine Abstrahlung von (ggf. gestreutem) UV-Licht in den Lebensmittel-Verarbeitungsraum möglich ist. So wird eine Gefährdung der Gesundheit der dort anwesenden Personen technisch ausgeschlossen. Dies kann dadurch befördert werden, dass die Gitterstrukturen zumindest bereichsweise (insbesondere angrenzend an die Bestrahlungskammer) eine Strahlung in den Bestrahlungsraum hinein reflektierende bzw. bereichsweise (insbesondere angrenzend an die zur Bestrahlungskammer benachbarten Bereiche des Luft-Strömungswegs) eine absorbierende Oberfläche aufweisen.
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Die Gitterstrukturen können Labyrinthstrukturen aufweisen, mittels derer verhindert werden kann, dass UV-Strahlung auf direktem Weg (entlang einer Sichtachse) von der UV-Strahlungsquelle und/oder an den Wänden der Bestrahlungskammer reflektiert in den Lebensmittel-Verarbeitungsraum abgestrahlt werden kann. Da die Gitterstrukturen dabei ständig UV-Strahlung ausgesetzt sind, ist es vorteilhaft, wenn diese aus einem der UV-Strahlung dauerhaft standhaltendem Material, wie z. B. Aluminium, einer Aluminium-Magnesium-Legierung oder V2A-Stahl, ausgeführt sind.
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Insbesondere dann, wenn die zuströmseitige Gitterstruktur den Lufteintritt in die Bestrahlungskammer bildet, ist sie bevorzugt so gestaltet, dass sie ergänzend auch zu einer Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwindigkeit des sie durchströmenden Luftstroms über den Luftstromquerschnitt beiträgt. Insbesondere ist sie in dieser Hinsicht mit einem Strömungsegalisierer ausgestattet, der eine zumindest weitgehend einheitliche (vergleichmäßigte) Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms beim Eintritt in die Bestrahlungskammer sicherstellt. Dies ist ein wesentlicher, der Praxistauglichkeit des erfindungsgemäßen Systems förderlicher Aspekt; denn durch die Einhaltung einer hochgradig gleichmäßigen Zuströmung der Luft in die Bestrahlungskammer hinein kann selbst bei einer solchen Dimensionierung der Bestrahlungskammer, welche die sich aus dem Auslegungs-Luftdurchsatz rechnerisch ergebenden minimalen Abmessungen nur unwesentlich übersteigt, die für eine zuverlässige Desinfektion erforderliche tatsächliche Verweildauer der Luft in Bestrahlungskammer zuverlässig eingehalten werden. Der mit der Ausstattung der zuströmseitigen Gitterstruktur mit einem - die Vergleichmäßigung des Luftstroms bewirkenden - Strömungsegalisierer verbundene Effizienz-Nachteil (d. i. ein erhöhter Druckverlust) kann im Einzelfall durch eine entsprechend effizientere Desinfektion des Luftstromes weit überkompensiert werden. Zudem ist bei bestimmten Anwendungen und den bei diesen vorliegenden Randbedingungen nur infolge der möglichen Minimierung der Dimensionen der Bestrahlungskammer (s. o.) überhaupt erst eine Implementierung einer Luft-Desinfektion durch UV-Bestrahlung realisierbar. So kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung sogar die Ausstattung der zuströmseitigen Gitterstruktur mit einem solchermaßen ausgeführten Egalisierer zweckmäßig sein, dass der sich in der zuströmseitigen Gitterstruktur einstellende Druckverlust im Bereich zwischen 50% und 200% des sich im Wärmetauscher einstellenden Druckverlusts liegt.
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Wenngleich die abströmseitige Gitterstruktur auch zwischen der Bestrahlungskammer und dem Wärmetauscher angeordnet sein kann, so ist doch eine Anordnung stromabwärts des Wärmetauschers besonders vorteilhaft und daher bevorzugt.
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Ein besonders praxistaugliches Betriebsgebäude kann realisiert werden, wenn der Umluft-Luftkühler in dem Lebensmittel-Verarbeitungsraum platzsparend deckenseitig angeordnet ist. Bei einer solchen Ausführung des Betriebsgebäudes kommen die dargelegten Vorteile in einem besonders ausgeprägten Maße zum Tragen. Dies gilt erst recht, wenn gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Luftkühler genau ein Luft-Umwälzgebläse mit vertikaler Zuströmrichtung aufweist, dem ein Strömungsteiler nachgeschaltet ist, so dass zwei Strömungsäste entstehen, bei denen jeweils eine Bestrahlungskammer, ein Wärmetauscher und eine Luft-Austrittsöffnung mit im Wesentlichen horizontaler Abströmrichtung vorgesehen sind. Über Klappen oder ähnliche Einrichtungen kann ggf. jeweils einer der beiden Strömungsäste betrieben und der andere außer Betrieb gesetzt werden, was eine gesteigerte Flexibilität bei hoher Effizienz ermöglicht. So kann ein besonders kompakter und leistungsstarker Umluft-Luftkühler realisiert werden.
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Die dargelegten Vorteile lassen sich in besonders ausgeprägtem Maße bei solchen Betriebsgebäuden realisieren, bei denen im Lebensmittel-Verarbeitungsraum eine Temperatur zwischen 6 °C und 8 °C einzuhalten ist, wobei in diesem Fall die Austritts-Lufttemperatur unmittelbar stromabwärts des Wärmetauschers vorteilhafterweise zwischen 1°C und 3 °C beträgt. Namentlich bei diesen Anwendungsfällen stellt der Wärmetauscher des Luftkühlers bevorzugt den Verdampfer eines Kältemittelkreislaufs dar, welcher darüber hinaus einen Kompressor, eine Expansionsventileinheit sowie einen Kondensator umfasst und ist dazu eingerichtet ist, Wärmeenergie über den Verdampfer aus dem Lebensmittel-Verarbeitungsraum abzuführen und diese über den Kondensator an die Umgebung abzuführen.
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Besonders bevorzugt beträgt ein Luftverlust zwischen dem Luft-Umwälzgebläse und der Bestrahlungskammer maximal 0,1%. Unter dem Luftverlust ist dabei in diesem Zusammenhang jener Anteil des durch das Luft-Umwälzgebläse geförderten Luftmassenstroms zu verstehen, der nicht auch die Bestrahlungskammer durchströmt (Bypass-Luftstrom). Unter dem Bypass-Luftstrom ist dabei jener Luftstrom zu verstehen, der den Umluft-Luftkühler zwischen dem Luft-Umwälzgebläse und der Bestrahlungskammer durch etwaige Gehäuseundichtigkeiten verlässt und somit nicht-desinfiziert in den Lebensmittel-Verarbeitungsraum einströmt. Durch den maximalen Luftverlust von 0,1% kann dabei erreicht werden, dass ein Bypass-Luftstrom von nicht-desinfizierter Luft soweit wie technisch möglich verhindert wird, und es somit soweit technisch möglich nicht zur Umwälzung/Anreicherung von nicht-desinfizierter Luft kommt.
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Bei einem an der Decke des Lebensmittel-Verarbeitungsraums angeordneten Umluft-Luftkühler ist dieser an seiner Unterseite besonders bevorzugt durch eine Kondenswasserwanne weitestgehend luft-/gasdicht abgeschlossen. Dabei sind gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung die UV-Strahlungsquelle und/oder der Wärmetauscher bei entfernter (bzw. abgeklappter) Kondenswasserwanne ohne Weiteres zugänglich, wodurch eine einfache Reinigung und Wartung des Umluft-Luftkühlers ermöglicht werden kann. Somit kann erreicht werden, dass auch der Wärmetauscher effizient und HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point)-konform einfach gereinigt werden kann. Mit dem Ziel der noch weitergehenden Vereinfachung von Reinigung und Wartung ist gemäß einer anderen Weiterbildung das Luft-Umwälzgebläse an einer abklappbaren Ventilatorplatte angeordnet.
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Gemäß einer wiederum anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wirkt auf den Umluft-Luftkühler, insbesondere auf dessen Umwälzgebläse und/oder die UV-Strahlungsquelle, eine Regeleinheit ein, mittels derer die Drehzahl des Umwälzgebläses und/oder die Strahlungsleistung der UV-Strahlungsquelle regelbar ist. Eingangsgrößen der entsprechenden Regeleinheit sind dabei bevorzugt die - über entsprechende Fühler ermittelten Temperaturen des Luftstroms im Bereich der Luft-Eintrittsöffnung und der Luft-Austrittsöffnung des Luftkühlers sowie ggf. zusätzlich die an mindestens einer repräsentativen Stelle des Lebemsmittel-Verarbeitungsraumes gemessene Luft-Temperatur. Auch der tatsächlich durch den Umluft-Luftkühler geförderte Luftvolumenstrom bzw. dessen an einer repräsentativen Stelle des Luftkühlers gemessene Geschwindigkeit sind im Einzelfall geeignete Eingangsgrößen für die Regelung. Diese kann sich im Übrigen auf weitere Komponenten des der Klimatisierung des Lebemsmittel-Verarbeitungsraumes dienenden Systems erstrecken, wie insbesondere den Kompressor eines Kältemittel-Kreislaufs, dessen Verdampfer durch den Wärmetauscher des Luftkühlers realisiert ist.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Regelung sieht vor, dass das Luft-Umwälzgebläse des Luftkühlers abgeschaltet (bzw. herunter gefahren) wird, wenn die an der Luft-Eintrittsöffnung des Luftkühlers bzw. am Eintritt der Bestrahlungskammer gemessene Temperatur des Luftstromes unter einen vorgegebenen Auslegungswert sinkt. Dies berücksichtigt den oben dargelegten Zusammenhang, wonach die für die zuverlässige Desinfektion erforderliche Bestrahlungsleistung/-dosis bei sinkender Lufttemperatur stark zunimmt; so lässt sich die Gefahr, dass die mittels der installierten UV-Strahlungsquelle erzielbare Wirkung für eine sichere Desinfektion des durch den Luftkühler geförderten Luftstromes nicht ausreicht und somit potentiell infektiöse Luft umgewälzt wird, zuverlässig ausschließen.
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Durch die Regeleinheit und die von der Regeleinheit ausgehenden Regeleingriffe kann somit, mit anderen Worten, ermöglicht werden, dass der Umluft-Luftkühler stets in einem zulässigen Betriebsbereich betrieben wird, innerhalb dessen gewisse (temperaturabhängige) Vorgaben bezogen auf die Bestrahlungszeit sowie die Bestrahlungsintensität eingehalten werden. Sollte der Umluft-Luftkühler trotz Regeleingriffe der Regeleinheit den zulässigen Betriebsbereich zu verlassen drohen, ist denkbar, dass die Regeleinheit die Luftdurchströmung des Umluft-Luftkühlers gänzlich unterbindet und die Ausgabe eines entsprechenden Warnsignals auslöst. Auch eine automatische Abschaltung ist denkbar, welche das gesamte System sperrt, wenn eine oder mehrere UV-Lampen der UV-Strahlungsquelle ausfallen. Die Ist-Aufnahmeleistung der UV-Strahlungsquelle kann dabei beispielsweise über eine kontinuierliche Messung der elektrischen Aufnahmeleistung (in Ampere) erfolgen.
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Wird beispielhaft der zulässige Betriebsbereich verlassen, indem z. B. die Ist-Lufteintrittstemperatur unter einen zulässigen Sollwert von z. B. 5°C sinkt, unterhalb dem die derzeitige Bestrahlungsleistung zur Inaktivierung (Desinfektion/Zerstörung) der Viren nicht mehr ausreicht, regelt die Regeleinheit z. B. den Luftvolumenstrom, die Bestrahlungsleistung und/oder die Kühlleistung eines etwaig vorhandenen Verdampfers, damit der zulässige Betriebsbereich wieder erreicht wird. Ähnliches ist in Bezug auf den IST-Luftmassenstrom denkbar: Liegt dieser beispielsweise über einem entsprechenden (errechneten) Sollwert, regelt die Regeleinheit den Luftvolumenstrom entsprechend zurück (z. B. durch Anpassung einer Ventilatordrehzahl), bis der Sollwert wieder erreicht wird.
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Unter Nutzung der durch die Erfindung bereitgestellten Möglichkeiten können mittels des vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Betriebsgebäudes bis zu 99,98% der Viren in der umgewälzten Luft des Lebensmittel-Verarbeitungsraums inaktiviert (desinfiziert/zerstört) werden.
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Denkbar ist ebenfalls von außen erkennbar am Umluft-Luftkühler, z. B. durch am Gehäuse verbaute Dioden, visuell zu kennzeichnen, ob die UV-Strahlungsquelle aktiviert ist (bzw. wie viele UV-Lampen aktiviert sind) und ordnungsgemäß funktioniert.
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Die in Anspruch 19 angegebene alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Betriebsgebäudes zeigt die gleichen Vorteile wie die vorstehend erläuterte erste Ausgestaltung. Darüber hinaus ist sie insoweit besonders vorteilhaft, als eine Verwirbelung der Luftströmung stromaufwärts der Bestrahlungskammer durch das Luft-Umwälzgebläse unterbleibt. Somit ergibt sich eine besonders ruhige Anströmung der Bestrahlungskammer. Hier kann die - bevorzugt zwischen Beruhigungskammer und Wärmetauscher angeordnete - abströmseitige Gitterstruktur als Strömungsegalisierer ausgeführt sein, um eine rückwirkende Verwirbelung der Luftströmung in der Bestrahlungskammer durch das Gebläse noch weitergehend zu unterbinden. Auch für diese alternative Ausgestaltung der Erfindung gelten, soweit sich nicht aus dem Sinnzusammenhang Anderes ergibt, die vorstehend dargelegten optionalen Weiterbildungen gemäß den in den sich auf Anspruch 1 zurückbezogenen Unteransprüchen angegebenen Merkmalen.
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Für den Fachmann erschließt sich aus den vorstehenden Erläuterungen der vorliegenden Erfindung, dass der Umluft-Luftkühler nicht ausschließlich in Lebensmittel-Verarbeitungsräumen zum Einsatz kommen kann, sondern dass bei Vorliegen vergleichbarer Verhältnisse und Randbedingungen - ebenfalls in vorteilhafter Weise - auch eine Verwendung in anderen Prozess- bzw. Produktionsräumen in Betracht kommt.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
- 1 schematisch ein Betriebsgebäude mit einem Lebensmittel-Verarbeitungsraum, einem Umluft-Luftkühler sowie einen Kältemittelkreislauf und
- 2 schematisch den Umluft-Luftkühler gemäß 1.
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1 illustriert schematisch ein Betriebsgebäude 1 mit einem gekühlten, begehbaren durch Wände 2A, Decke 2B und Boden 2C begrenzten Lebensmittelverarbeitungsraum 2 mit einem innerhalb von diesem deckenseitig angeordneten Umluft-Luftkühler 3 sowie einem Kältemittelkreislauf K. Mittels des Umluft-Luftkühlers 3 kann im Lebensmittel-Verarbeitungsraum 2 vorhandene Luft umgewälzt und dabei gekühlt und desinfiziert werden. Hierzu entziehen im Umluft-Luftkühler 3 angeordnete Wärmetauscher 10 der im Lebensmittel-Verarbeitungsraum 2 umgewälzten Luft Wärmeenergie. Die Wärmetauscher sind dabei Teil des Kältemittelkreislaufs K, über den diese Wärmeenergie an die Umgebung U abführt wird.
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Der Kältemittelkreislauf K umfasst dabei einen Verdichter K1, einen Kondensator K2, zwei Expansionsventile K3, zwei Verdampfer (wobei die Verdampfer die beiden Wärmetauscher 10 sind) und eine Kreislauf-Regeleinheit K4, die den Kältemittelkreislauf K bzw. die Zirkulation eines im Kältemittelkreislauf K zirkulierenden Kältemittels regelt. Das Kältemittel strömt dabei über Kältemittelzuläufe 10Z („Vorläufe“) in die Wärmetauscher 10 ein und verlässt diese durch die Kältemittelabläufe 10A („Rückläufe“) hindurch.
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Wie in 2 ersichtlich umfasst der Umluft-Luftkühler 3 ein eine Rahmenstruktur 4A aufweisendes Gehäuse 4 und zwei entfernbare Kondenswasserwannen 4B, mittels derer der Umluft-Luftkühler 3 an seiner Unterseite abgeschlossen ist. Zwischen den Kondenswasserwannen 4B und dem Gehäuse 4 sind dabei Dichtelemente 4C vorgesehen, mittels derer die Kondenswasserwannen 4B und das Gehäuse 4 luft-/gasdicht gegeneinander abgedichtet werden.
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Im Gehäuse 4 sind vorgesehen eine Luft-Eintrittsöffnung 5, durch die Luft/ein Luftstrom mit vertikaler Zuströmrichtung in den Umluft-Luftkühler 3 einströmt, und zwei Luft-Austrittsöffnungen 6, durch die (gekühlte und desinfizierte) Luft/der Luftstrom mit im Wesentlichen horizontaler Abströmrichtung wieder herausströmt.
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In der mittig angeordneten Luft-Eintrittsöffnung 5 ist ein Luft-Umwälzgebläse 7 vorgesehen. Das Luft-Umwälzgebläse 7 ist als Ventilator ausgeführt, umfasst ein Lüfterrad 7A sowie einen Lüfterrad-Antrieb 7B und ist an einer abklappbaren Ventilatorplatte 7C angeordnet.
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An das Luft-Umwälzgebläse 7 schließen sich ein darüber liegender Luftverteilraum 7D sowie zwei (im Wesentlichen symmetrische) Strömungsäste an, wobei sich zwischen der Luft-Eintrittsöffnung 5 und jeweils einer Luftaustrittsöffnung 6 jeweils eine Luft-Strömungsstrecke erstreckt.
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Die sich darin ausbildende Strömungsrichtung der Luft/des Luftstroms ist durch die gestrichelten Pfeile L1 angedeutet. Obgleich für den Fachmann selbstverständlich, sei an dieser Stelle explizit erwähnt, dass sich die im Folgenden verwendeten Begriffe „stromaufwärts“, „stromabwärts“, „zuströmseitig“ und „abströmseitig“ auf die Strömungsrichtung der Luft/der Luftströmung beziehen.
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In den Strömungsästen ist in - bezogen auf die Strömungsrichtung der Luft - Abfolge jeweils ein Strömungsteiler/Strömungsleiter 8, eine zuströmseitige Gitterstruktur 11Z, eine Bestrahlungskammer 9, ein Wärmetauscher 10 und eine abströmseitige Gitterstruktur 11A vorgesehen, wobei die abströmseitigen Gitterstrukturen 11A die Luft-Austrittsöffnungen 6 ausbilden.
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In den Bestrahlungskammern 9 ist jeweils eine (gestrichelt angedeutete) UV-Strahlungsquelle 9A vorgesehen, die aus einer oder mehreren UV-Lampen ausgebildet werden kann, Licht im Spektrum von 250 nm bis 260 nm erzeugt und dieses in die Bestrahlungskammer 9 abstrahlt. Die Strahlungsintensität der UV-Strahlungsquelle 9A (bzw. die Anzahl und Leistungsfähigkeit der UV-Lampen) ist dabei auf den zu desinfizierenden Luftmengenstrom sowie die Auslegungs-Lufttemperatur in dem Lebensmittel-Verarbeitungsraum 2 abgestimmt.
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Unterhalb der Wärmetauscher 10 ist jeweils ein Kondensat-Leitblech 10B angeordnet, welches - aus Gründen der Effizienzsteigerung - auch als Luftbypassblech dient und verhindern kann, dass Luft an dem Wärmetauscher 10 vorbei strömt.
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Die Gitterstrukturen 11A, 11Z sind luftdurchströmt und zugleich lichtundurchlässig. Um Zweiteres zu befördern, sind die Gitterstrukturen 11A, 11Z als Labyrinthstrukturen 13 ausgeführt, welche einen direkten Austritt von von den UV-Strahlungsquellen abgestrahltem Licht aus der Bestrahlungskammer 9 verhindern. Um das von den UV-Strahlungsquellen abgestrahlte Licht möglichst effizient für eine Desinfektion der umgewälzten Luft zu nutzen, weisen die Gitterstrukturen 11A und 11Z bereichsweise, nämlich benachbart zu der Bestrahlungskammer 9, eine reflektierende Oberfläche auf, wobei die entsprechende Licht-Reflexion zudem auch dem Austritt von Streulicht aus der Bestrahlungskammer 9 entgegenwirkt. Um letzteres noch weitergehend zu fördern, weisen die Gitterstrukturen 11A und 11Z im Übrigen, nämlich in ihrem jeweiligen der Bestrahlungskammer abgewandten Bereich, eine absorbierende Oberfläche auf.
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Die zuströmseitigen Gitterstrukturen 11Z sind dabei jeweils zwischen dem Luft-Umwälzgebläse 7 und den Bestrahlungskammern 9 angeordnet und bilden den Lufteintritt in die Bestrahlungskammer 9. Die Labyrinthstrukturen 13 der beiden zuströmseitigen Gitterstrukturen 11Z sind dabei als Strömungsegalisierer ausgeführt und haben - unter Aufbau eines gewissen Staudrucks - eine vergleichmäßigende Wirkung auf die Strömungsgeschwindigkeit des die betreffende Gitterstruktur 11Z durchströmenden Luftstroms. Die abströmseitigen Gitterstrukturen 11A sind jeweils stromabwärts der Wärmetauscher 10 angeordnet.
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Im Luftverteilraum 7D ist ferner eine Regeleinheit 12 angeordnet, die eingangsseitig mit Sensoren 14, 15 und 16 und ausgangsseitig mit den UV-Strahlungsquellen 9A, dem Lüfterrad-Antrieb 7B sowie der Kühlkreislauf-Regeleinheit K4 kommunizierend verbunden ist. Mittels des Temperatursensors 14, des Leistungssensors 15 bzw. des Luftmassenstromsensors 16 lassen sich eine Ist-Lufteintrittstemperatur des Luftstroms beim Eintritt in die jeweilige Bestrahlungskammer 9, eine Ist-Aufnahmeleistung der UV-Strahlungsquelle 9A bzw. ein IST-Luftmassenstrom des Luftstroms beim Eintritt in die Bestrahlungskammer 9 ermitteln, welche an die Regeleinheit 12 kommuniziert werden.
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Unter Berücksichtigung der Sensormesswerte kann die Regeleinheit 12 auf das Umluft-Gebläse 7, die Strahlungsquellen 9A und/oder die Kühlkreislauf-Regeleinheit K4 einwirken, um einen Betrieb des Betriebsgebäudes in einem zulässigen Betriebsbereich zu gewährleisten. Hierzu kann die Regeleinheit 12 beispielsweise den Luftvolumenstrom durch das Umluft-Gebläse 7, eine Strahlungsleistung der UV-Strahlungsquelle 9A regeln und/oder den Zustrom von Kältemittel in die Wärmetauscher 10 (z. B. mittels etwaig vorhandener regelbarer Absperrventile) regeln. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem die Regeleinheit eine Drehzahl des Lüfterrads 7A regelt, die UV-Strahlungsquelle 9A ein- oder ausschaltet und/oder die Strahlungsleistung kontinuierlich regelt.
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Bei entfernten Kondensatwasserwannen 4B sind die Wärmetauscher 10 sowie die UV-Strahlungsquellen 9A zugänglich. Bei mitsamt der Ventilatorplatte 7C abgeklapptem Umwälz-Gebläse 7 sind der Luftverteilraum 7D und die darin angeordneten Komponenten zugänglich. Der Umstand, dass die Kondenswasserwannen 4B gasdicht gegen das Gehäuse 4 abgedichtet sind, trägt dazu bei, dass ein Luftverlust zwischen dem Luft-Umwälzgebläse 7 und den Luft-Austrittsöffnungen 6 maximal 0,1% beträgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016121481 A1 [0004]