DE10032863A1 - Kanalsystem, insbesondere System für eine Luftaufbereitungsanlage - Google Patents

Abstract

Es wird ein Kanalsystem, insbesondere ein System für eine Luftaufbereitungsanlage mit mindestens einem Luftkanal (8) vorgeschlagen, welcher mehrere über Luftklappen (4a, 4b, 10a, 10b) einstellbare Luftauslässe (9a, 9b) und gegebenenfalls Lufteinlässe (1, 5) aufweist, wobei DOLLAR A - die Luftklappen (4a, 4b, 10a, 10b) Luftklappenansteuerungen (23) aufweisen, welche mit einer Luftklappenverstelleinrichtung (17), einem Funkempfänger (18) zur Ansteuerung der Luftklappenverstelleinrichtung, einem Stellungsmelder (19) zur Detektion der aktuellen Luftklappenstellung mit nachgeschaltetem Funksender (20) und einer zentralen Energieversorgung (22) zur elektrischen Versorgung versehen sind, DOLLAR A - eine zentrale Basisstation (11) mit Funksender (14) zur Abgabe von Funkbefehlen hinsichtlich der einzustellenden Luftklappenstellung und Funkempfänger (14) zum Empfang der aktuellen Luftklappenstellung vorgesehen ist, DOLLAR A - die zentrale Energieversorgung (22) mindestens eine zur Energieentnahme aus einem magnetischen Feld geeignete Sekundärwicklung aufweist DOLLAR A - und mindestens eine von einem Oszillator (12) gespeiste Primärspule (13, 13', 13'') zur drahtlosen Versorgung der Luftklappenansteuerungen (23) mit elektrischer Energie vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kanalsystem, insbesondere auf ein System für eine Luftaufbereitungsanlage, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.

Luftaufbereitungsanlagen dienen in Gebäuden und Fahrzeugen dazu, Abluft aus Räu­ men abzusaugen und durch Zuluft gewünschter Temperatur zu ersetzen. Eine Luftauf­ bereitungsanlage weist hierzu mindestens eine Mischkammer auf, welche Frischluft und Umluft mit vorgebbaren Anteilen mischt und mindestens einem Luftkanal zuführt, welcher mit mehreren Luftauslässen versehen ist. Vielfach sind die Luftklappen dieser Luftauslässe stufenlos oder in mehreren Stufen zwischen den Endstellungen "geöffnet" und "geschlossen" einstellbar.

Dabei stellt es insbesondere bei ausgedehnten und weitverzweigten Luftaufbereitungs­ anlagen einen hohen Aufwand dar, die Luftklappenverstelleinrichtungen der Luftaus­ lässe zu verdrahten. Zum einen dient die erforderliche Verdrahtung der Energieversor­ gung der Luftklappenverstelleinrichtungen, zum anderen der Erfassung und Meldung der aktuellen Stellung der Luftklappen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kanalsystem, insbesondere ein System für eine Luftaufbereitungsanlage der eingangs genannten Art anzugeben, das den In­ stallationsaufwand insbesondere bei ausgedehnten und weitverzweigten Kanalsyste­ men, insbesondere Luftaufbereitungsanlagen vermindert.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen der Oberbegriffe alternativ durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß im Ver­ gleich zu konventionellen Lösungen mit Kabelanschluß zur elektrischen Energieversor­ gung von Aktoren, wie Luftklappenverstelleinrichtungen und zur Erfassung von Sensor­ signalen, wie Meldung der aktuellen Stellung einer Luftklappe, der durch Planung, Ma­ terial, Installation, Dokumentation und Wartung bedingte relative hohe Kostenfaktor entfällt. Es können keine Ausfälle aufgrund von Kabelbrüchen oder schlechten, bei­ spielsweise korrodierten Kontakten auftreten.

Die Erfindung ist jedoch nicht nur bei Systemen für eine Luftaufbereitungsanlage, son­ dern allgemein bei Kanalsystemen - beispielsweise bei eine Flüssigkeit führenden Ka­ nalsystemen - mit Vorteil einsetzbar, bei denen eine Reihe von Aktoren - beispielswei­ se Ventile - anzusteuern sind und die Sensorsignale von Sensoren, beispielsweise Nä­ herungssensoren oder Strömungssensoren, zu verarbeiten sind.

Im angegebenen Mittelfrequenz-Bereich der Energieversorgung von etwa 15 kHz bis etwa 15 MHz sind die sich durch Skineffekte ergebenden Nachteile, beispielsweise die auftretenden Verluste, noch handhabbar. Die elektromagnetischen Wellen werden auf­ grund der im Vergleich zu den auftretenden Wellenlängen zu kleinen und deshalb als Antennen unwirksamen Primärwicklung nicht abgestrahlt, wodurch ein einfacher Auf­ bau der Anordnungen ermöglicht wird. Eine EMV-Messung von eventuell abgestrahlten Störungen muß nicht erfolgen. Günstig wirkt sich zudem aus, daß mittelfrequente Mag­ netfelder durch metallische Komponenten nur in geringem Ausmaß abgeschirmt wer­ den, so daß vorteilhaft auch an unzugänglichen Stellen ein zur Energieversorgung aus­ reichend starkes Magnetfeld auftritt.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich­ net.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Luftaufbereitungsanlage,

Fig. 2, 3 alternative Ausführungsformen einer Primärspule,

Fig. 4 den prinzipiellen Aufbau einer Luftklappenansteuerung,

Fig. 5 den prinzipiellen Aufbau eines Kanalsystems.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Luftaufbereitungsanlage dargestellt. Die Luftaufbereitungsanlage weist mindestens eine Mischkammer 2 auf, welche über ein Filter 3 und eine Luftklappe 4a mit einem Frischluft-Ansaugstutzen 1 verbunden ist (er­ ster Lufteinlaß). Ein weiterer Lufteinlaß erfolgt über eine Luftklappe 4b aus einem Um­ luftkanal 5. Ein Ventilator 6 fördert Luft aus der Mischkammer 2 in einen Luftkanal 8. Mit Ziffer 7 ist eine optionale, vorzugsweise nach dem Ventilator 6 angeordnete Heizungs­ einrichtung und/oder Kühlungseinrichtung oder kombinierte Heizung/Kühlung bezeich­ net. Der Luftkanal 8 ist mit mehreren Luftauslässen 9a, 9b versehen, welchen jeweils Luftklappen 10a, 10b zugeordnet sind.

Selbstverständlich wird der vorzugsweise aus einem Kunststoff bestehende Luftkanal 8 im allgemeinen weitverzweigt ausgebildet sein, er wird zahlreiche Abzweige und Bogen aufweisen und aus mehreren miteinander verbundenen Luftkanalabschnitten zusam­ mengesetzt sein. Des weiteren kann die Luftaufbereitungsanlage auch mehrere Misch­ kammern, Ventilatoren, Heizungseinrichtungen und Kühlungseinrichtungen aufweisen.

Die Luftklappen 4a, 4b, 10a, 10b können jeweils stufenlos oder in Stufen und individuell zwischen zwei Endstellungen "vollständig geöffnet" und "vollständig geschlossen" ein­ gestellt werden, wozu jede Luftklappe mit einer Luftklappenansteuerung (siehe Be­ zugsziffer 23 in Fig. 4) versehen ist.

Die drahtlose Energieversorgung und die drahtlose Ansteuerung dieser Luftklappenan­ steuerungen 23 erfolgt unter Einsatz einer zentralen Basisstation 11. Diese Basisstati­ on 11 enthält einen Oszillator 12, der eine Primärspule 13 mit einer mittelfrequenten Schwingung im Bereich von etwa 15 kHz bis 15 MHz speist, wodurch ein magnetisches Feld dieser Frequenz erzeugt wird. Wie bereits eingangs erwähnt, würde diese Mittel­ frequenz zur Abstrahlung von elektromagnetischen Feldern führen, deren Wellenlängen größer als 22 m bis 22 km sind und damit größer sind als die Abmessung der einge­ setzten Primärwicklung, so daß die Primärwicklung aufgrund ihrer Abmessungen nicht als Antenne für derartige elektromagnetische Strahlung wirkt.

Prinzipiell wird die Primärspule 13 außerhalb der Basisstation 11 anzuordnen sein, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist. Gemäß einer in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform besteht die am Oszillator 12 angeschlossene Primärspule 13' aus einer einzigen Win­ dung, welche die Luftaufbereitungsanlage umschließt oder auch aus mehreren Win­ dungen, welche die Luftaufbereitungsanlage umschließen. Bei Ausbildung der Primär­ spule 13' mit einer einzigen Windung kann diese Windung aus mehreren Wicklungsab­ schnitt-Flächen zusammengesetzt sein, welche als vollflächige Platten oder grob- oder feinmaschiges Gewebe oder Netz aus einem elektrisch leitfähigen Material, vorzugs­ weise einem Metall bestehen. Desgleichen ist es möglich, zumindest einzelne Wick­ lungsabschnitt-Flächen durch mehrere Leiter zu bilden, welche elektrisch parallel ge­ schaltet sind. Auch kann eine derartige Wicklungsabschnitt-Fläche von der Stahl- Armierung einer Betonplatte gebildet sein. Desgleichen ist eine Integration von Wick­ lungsabschnitt-Flächen in Fußboden, Seitenwänden und Decke eines Gebäudes reali­ sierbar.

Gemäß einer in Fig. 3 dargestellten weiteren Ausführungsform ist die Primärspule 13" in Form einer Doppelleitung ausgebildet und in den Wandflächen des Luftkanals 8 inte­ griert. Auf diese Weise wird eine bandförmige Primärspule 13" realisiert, welche in einfacher Weise allen Abzweigungen und Bögen des Luftkanals 8 folgt. Es ergibt sich eine Doppelleitung mit zwei vom gleichen Strom mit entgegengesetzter Richtung durchflossenen Leitern, was das Magnetfeld zwischen beiden Leitern in gewünschter Weise verstärkt und das Magnetfeld im Bereich außerhalb dieser beiden Leiter ab­ schwächt. Selbstverständlich kann dabei jede Leitung der Doppelleitung aus mehreren Einzelleitern bestehen, wobei die Einzelleiter beider Leitungen im Sinne einer Wicklung miteinander verbunden sind.

Die Kommunikation zwischen Basisstation 11 und den einzelnen Luftklappenansteue­ rungen 23 erfolgt über 2-Weg-Funkverbindungen. Die Basisstation 11 ist hierzu mit ei­ nem Funksender 14, einem Funkempfänger 15 und einer Antenne 16 versehen.

Selbstverständlich kann auch ein kombinierter Sender/Empfänger verwendet werden.

In Fig. 4 ist der prinzipiellen Aufbau einer Luftklappenansteuerung 23 dargestellt. Eine erste wesentliche Baukomponente der Luftklappenansteuerung 23 ist eine Luftklap­ penverstelleinrichtung (Aktor) 17, welche mittels eines Funkempfängers 18 angesteuert wird. Der Funkempfänger 18 empfängt Befehle zur Einstellung einer bestimmten Luft­ klappenstellung in Form von Funksignalen von der Basisstation 11 bzw. deren Funk­ sender 14. Ein Stellungsmelder (Sensor) 19 erfaßt die aktuelle Stellung der Luftklappe und meldet diese Stellung unter Einsatz eines Funksenders 20 an die Basisstation 11 bzw. deren Funkempfänger 15 zurück. Hierdurch kann unmittelbar abgeschätzt wer­ den, ob die gewünschte Handlung erfolgreich ausgeführt worden ist und ob bzw. wel­ che Handlungen nachfolgend erforderlich sind.

Zweckmäßig erfolgt durch die Basisstation 11 eine drahtlose Vorgabe von Parametern für die einzelnen Luftklappenansteuerungen 23, wozu diese mit Funkempfängern 21 ausgerüstet sind.

Eine zentrale Energieversorgung 22 jeder Luftklappenansteuerung 23 dient zur Versor­ gung der Luftklappenverstelleinrichtung 17, des Funkempfängers 18, des Stellungs­ melder 19, des Funksenders 20 und des Funkempfängers 21. Diese Energieversor­ gung 22 weist mindestens eine Sekundärspule zur Umwandlung der Energie des von der Primärspule 13 erzeugten magnetischen Feldes in elektrische Energie auf, des weiteren einen nachgeschalteten Gleichrichter und einen Energiespeicher. Wie bereits vorstehend angedeutet, liegt eine rein magnetische Kopplung (und keine wirksame elektromagnetische Kopplung) zwischen der Primärspule 13 und den Sekundärwick­ lungen der Energieversorgungen 22 vor.

Die vorstehenden Erläuterungen für ein System für eine Luftaufbereitungsanlage las­ sen sich verallgemeinern und sind allgemein bei Kanalsystemen mit mindestens einem Einlaß und mindestens einem Auslaß realisierbar. Fig. 5 zeigt ausschnittsweise den prinzipiellen Aufbau eines derartigen Kanalsystems mit einem Kanal 24 (welcher sich aus mehreren Kanalabschnitten zusammensetzt und eine Vielzahl von Abzweigen und Bögen aufweisen kann), mindestens einem Einlaß 25, mehreren Auslässen 26.1 . . . 26.s (s = beliebige ganze Zahl), mehreren Sensoren 27.1 . . . 27.n (n = beliebige ganze Zahl) und mehreren Aktoren 28.1 . . . 28.m (m = beliebige ganze Zahl). Dieses Kanalsystem kann beispielsweise eine Flüssigkeit führen, wobei die Aktoren als Ventile und die Sen­ soren als Strömungssensoren (zur Erfassung der Strömung der Flüssigkeit) oder als Stellungsmelder für Aktoren ausgebildet sind. Ein Aktor und ein Sensor kann auch in einem einzigen Gerät Aktor/Sensor zusammengefaßt sein, wie in der Zeichnung ge­ zeigt ist.

Jeder Sensor 27.1 . . . 27.n weist einen Funksender 29.1 . . . 29.n zur Abstrahlung eines Sensorsignales auf. Jeder Aktor 28.1 . . . 28.m enthält einen Funkempfänger 30.1 . . . 30.m zum Empfang eines Ansteuerbefehles. Jeder Sensor und Aktor ist mit einer Energie­ versorgung 31.1 . . . 31.m bzw. . . . .n ausgerüstet, wobei bei einem zusammenge­ faßten Aktor/Sensor eine einzige Energieversorgung ausreicht. Selbstverständlich kön­ nen die Sensoren zusätzlich auch mit Funkempfängern versehen sein, um derart Pa­ rametersätze zu empfangen. Des weiteren können die Aktoren zusätzlich mit Funksen­ dern ausgerüstet sein, um derart Rückmeldungen abgeben zu können. Anstelle sepa­ rater Funksender und Funkempfänger können Sender/Empfänger-Kombinationen ein­ gesetzt werden.

Zur Kommunikation mit den Sensoren und Aktoren des Kanalsystems und zu deren Energieversorgung dient wiederum die Basisstation 11 mit Oszillator 12 zur Speisung einer Primärspule 13, mit Funksender 14, Funkempfänger 15 und Antenne 16. Die Pri­ märspule kann alternativ in der vorstehend unter Fig. 2 und 3 erläuterten Weise aus­ geführt sein.

Claims (4)

1. Kanalsystem mit mindestens einem Kanal (24), welcher mindestens einen Einlaß (25) und mindestens einen Auslaß (26) aufweist, wobei mindestens ein Sensor (27.1 . . . 27.n) und/oder mindestens ein Aktor (28.1 . . . 28.m) innerhalb des Kanalsystems vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der mindestens eine Sensor (27.1 . . . 27.n) einen Funksender (29.1 . . . 29.n) und/oder der mindestens eine Aktor (28.1 . . .28.m) einen Funkempfänger (30.1 . . . 30.m) aufweist,
• - daß der mindestens eine Sensor (27.1 . . . 27.n) und/oder der mindestens ei­ ne Aktor (28.1 . . . 28.m) eine Energieversorgung (31.1 . . . 31.n bzw. 31.1 . . . 31.m) mit einer zur Energieentnahme aus einem magnetischen Feld geeigneten Sekundärwicklung aufweist,
• - daß eine zentrale Basisstation (11) mit Funkempfänger (15) zum Empfang von Sensorsignalen und/oder mit Funksender (14) zur Abgabe von Steuerbefehlen an den mindestens einen Aktor vorgesehen ist
• - und daß mindestens eine von einem Oszillator (12) gespeiste Primärspule (13) zur drahtlosen Versorgung des mindestens einen Sensors (27.1 . . . 27.n) und/oder des mindestens einen Aktors (28.1 . . . 28.m) mit elektrischer Energie vorgesehen ist.

2. System für eine Luftaufbereitungsanlage mit mindestens einem Luftkanal (8), welcher mehrere über Luftklappen (4a, 4b, 10a, 10b) einstellbare Luftauslässe (9a, 9b) und gegebenenfalls Lufteinlässe (1, 5) aufweist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Luftklappen (4a, 4b, 10a, 10b) Luftklappenansteuerungen (23) aufweisen, welche mit einer Luftklappenverstelleinrichtung (17), einem Funkempfänger (18) zur Ansteuerung der Luftklappenverstelleinrichtung, einem Stellungsmelder (19) zur Detektion der aktuellen Luftklappenstellung mit nachgeschaltetem Funksender (20) und einer zentralen Energieversorgung (22) zur elektrischen Versorgung versehen sind,
• - daß eine zentrale Basisstation (11) mit Funksender (14) zur Abgabe von Funkbefehlen hinsichtlich der einzustellenden Luftklappenstellung und Funkempfänger (14) zum Empfang der aktuellen Luftklappenstellung vorgesehen ist,
• - daß die zentrale Energieversorgung (22) mindestens eine zur Energieent­ nahme aus einem magnetischen Feild geeignete Sekundärwicklung aufweist
• - und daß mindestens eine von einem Oszillator (12) gespeiste Primärspule (13, 13', 13") zur drahtlosen Versorgung der Luftklappenansteuerungen (23) mit elek­ trischer Energie vorgesehen ist.

3. System nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Oszillator (12) angeschlossene Primärspule (13, 13') aus einer einzigen Windung oder auch aus mehreren Windungen besteht, welche das Kanalsystem bzw. die Luftaufbereitungsanlage umschließt bzw. umschließen.

4. System nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Oszillator (12) angeschlossene Primärspule (13, 13") in Form einer Doppelleitung ausgebildet und in den Kanal bzw. Luftkanal (8) integriert ist.