DE102007037415A1

DE102007037415A1 - Verfahren zur Regelung klimatischer Parameter in einer Spritzkabine

Info

Publication number: DE102007037415A1
Application number: DE102007037415A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Ritz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2007-08-08
Publication date: 2009-02-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimaregelanlage (5) zur Regelung klimatischer Parameter in einer Spritzkabine für das Lackieren von Werkstücken, insbesondere mit wasserlöslichen Lacken. Eine Heizregelanordnung (6), die aus wenigstens einer Heizeingangsgröße eine Heizstellgröße zur Ansteuerung einer Heizeinrichtung ermittelt, eine Befeuchterregelanordnung (8), die aus wenigstens einer Befeuchtereingangsgröße eine Befeuchterstellgröße zur Ansteuerung einer Befeuchtereinrichtung ermittelt, und eine Kühlregelanordnung (10), die aus wenigstens einer Kühleingangsgröße eine Kühlstellgröße zur Ansteuerung einer Kühleinrichtung ermittelt, sind vorgesehen. Den vorgegebenen Sollwerten für Temperatur und Feuchte wird vor deren Soll-Ist-Vergleich ein Offsetwert aufaddiert, der unter Berücksichtigung der thermodynamischen Zusammenhänge zwischen Feuchte und Temperatur aus den Parametern Isttemperatur in der Zuluft, Isttemperatur in der Spritzkabine und Sollfeuchte in der Spritzkabine ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung klimatischer Parameter in einer Spritzkabine für das Lackieren von Werkstücken, insbesondere einer Spritzkabine für das Lackieren mit wasserlöslichen Lacken. Die Erfindung betrifft außerdem eine Klimaregelanlage für eine solche Spritzkabine.
Ein solches Verfahren ist aus der DE 199 42 491 A1 bekannt. In einer Zuluftanlage für eine Spritzkabine befindet sich eine Heizeinrichtung, eine Kühleinrichtung und eine Befeuchtereinrichtung, um die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit der der Spritzkabine zugeführten Luft zu regulieren. Dabei wird vorgeschlagen die Temperaturabweichung zwischen der Soll- und Isttemperatur und die Luftfeuchtigkeitsabweichung zwischen der Soll- und Istluftfeuchtigkeit bei der Bildung der Reglereingangsgrößen zu verkoppeln, z. B. durch die Bildung einer gewichteten Summe. Dadurch soll das Umschalten zwischen einer Temperaturregelung und Luftfeuchtigkeitsregelung vermieden werden. Dabei wird verhindert, dass Heizeinrichtung, Kühleinrichtung und Befeuchtereinrichtung gleichzeitig betrieben werden, um Energie zu sparen. Eine der Einrichtungen wird nur dann aktiviert, wenn sich zumindest eine der anderen Einrichtungen im deaktivierten Ruhezustand befindet.
Ferner ist auch aus der DE 41 14 867 A1 eine Klimaregelanlage bekannt. In der Zuluftanlage ist ein Psychrometer zur Messung der psychrometrischen Temperaturdifferenz angeordnet. Die Ansteuerung einer Heizeinrichtung und einer Befeuchtereinrichtung erfolgt in Abhängigkeit von der gemessenen psychrometrischen Temperaturdifferenz.
Weitere Klimaregelverfahren bzw. Klimaregelanlagen sind aus der DE 31 12 063 A1 , aus der DE 29 45 914 C2 und aus der EP 1 167 908 B1 bekannt.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2006 037 127 ein Klimaregelverfahren bekannt, bei dem die von der Befeuchterregelanordnung ermittelte Befeuchtestellgröße als eine Heizeingangsgröße für die Heizregelanordnung bzw. als eine Kühleingangsgröße für die Kühlregelanordnung verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Klimaregelverfahren bzw. für eine Klimaregelanlage eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Regelgüte auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den vorgegebenen Sollwerten für Temperatur und Feuchte einen Offsetwert aufzuaddieren, bevor die genannten Sollwerte innerhalb der jeweiligen Regelanordnung einem Soll-Ist- Vergleich unterzogen werden. Diese Offsetwerte werden dabei unter Berücksichtigung der thermodynamischen Zusammenhänge zwischen Feuchte und Temperatur aus den Parametern Ist-Temperatur in der Zuluft, Ist-Temperatur in der Spritzkabine und Sollfeuchte in der Spritzkabine ermittelt. Hierdurch ist es möglich, kontinuierlich eine Temperaturkompensation für die Sollwerte von Temperatur und Feuchte in der Spritzkabine durchzuführen. Des Weiteren entfällt ein zweiter Feuchtefühler, der bei herkömmlicher Vorgehensweise zur Ermittelung der Ist-Feuchte in der Zuluft bzw. in der Spritzkabine erforderlich ist. Da der zweite Feuchtefühler entbehrlich ist, lässt sich die Betriebssicherheit des Regelungsprozesses verbessern. Gleichzeitig lässt sich die Regelgüte deutlich steigern. Feuchtefühler sind bedingt durch ihr Messverfahren deutlich ungenauer als Temperaturfühler und neigen insbesondere zu einer Drift. Durch den Entfall des zweiten Feuchtefühlers lässt sich somit die Regelgüte verbessern, was zu einer Energieeinsparung beim Betreiben der Spritzkabine bzw. der Klimaregelanlage genutzt werden kann. Ferner lässt sich die Temperatur in der Spritzkabine absenken, was zu einer weiteren Energieeinsparung und Reduzierung der CO₂-Emission genutzt werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Klimaregelanlage ist neben einer Heizeinrichtung und einer Befeuchtereinrichtung ferner eine Kühleinrichtung vorgesehen. Wenn hohe Außentemperaturen zusammen mit einer hohen Luftfeuchtigkeit in der Umgebung außerhalb der Spritzkabine vorliegen, kann eine Reduzierung der Luftfeuchtigkeit in der Spritzkabine auch mittels einer entsprechenden Ansteuerung der Kühleinrichtung durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Klimaregelanlage weist drei parallel zueinander arbeitende Regelanordnungen auf: eine Heizregelanordnung für die Heizeinrichtung, eine Befeuchterregelanordnung für die Befeuchtereinrichtung und eine Kühlregelanordnung für die Kühleinrichtung. Die Befeuchterregelanordnung ermittelt in Abhängigkeit von wenigstens einer Befeuchtereingangsgröße eine Befeuchterstellgröße zur Ansteuerung der Befeuchtereinrichtung.
Diese Befeuchterstellgröße kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform auch der Heizregelanordnung und/oder der Kühlregelanordnung als jeweilige Eingangsgröße zugeführt werden. Die von der Befeuchtereinrichtung beeinflusste relative Luftfeuchtigkeit in der Spritzkabine ist einer der entscheidenden klimatischen Parameter für die Qualität der Lackierung. Die relative Luftfeuchtigkeit kann auch durch die Temperatur beeinflusst werden, so dass auch die Heizeinrichtung bzw. die Kühleinrichtung die relative Luftfeuchtigkeit bei gleichzeitiger Veränderung der Temperatur beeinflussen können. Dadurch, dass die Befeuchterstellgröße der Heizregelanordnung bzw. der Kühlregelanordnung als Eingangsgröße zugeführt wird, besteht die Möglichkeit, die Befeuchterstellgröße unter Beibehaltung der gewünschten relativen Luftfeuchtigkeit in einem vorgebbaren, gewünschten Wertebereich zu halten. Hierdurch bietet die Befeuchterstellgröße insbesondere einen Spielraum sowohl zur Erhöhung der Befeuchterstellgröße, als auch zur Verringerung der Befeuchterstellgröße. Dies ermöglicht ein schnelles Anpassen der Ansteuerung der Befeuchtereinrichtung bei sich in der Umgebung der Spritzkabine verändernder relativer Luftfeuchtigkeit. Auf diese Weise können Schwankungen der klimatischen Parameter in der Umgebungsluft der Spritzkabine rasch ausgeglichen und eine gleich bleibende hohe Lackierqualität sichergestellt werden.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn zumindest ein Minimalwert für die Befeuchterstellgröße vorgegeben ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Befeuchterstellgröße zur schnellen Anpassung der relativen Luftfeuchtigkeit in der Spritzanlage reduzierbar ist. Die Befeuchterstellgröße bietet mithin immer ein gewisses Spiel für eine Verringerung.
Dabei kann die Heizregelanordnung die Heizstellgröße und/oder die Kühlregelanordnung die Kühlstellgröße zur Erhöhung der Befeuchterstellgröße zumindest bis zum Minimalwert für die Befeuchterstellgröße verändern, wenn die Befeuchterstellgröße ihren Minimalwert unterschreitet. Durch diese Maßnahme ist sicher gestellt, dass über eine entsprechende Ansteuerung der Heizeinrichtung bzw. der Kühleinrichtung die Befeuchterstellgröße nach dem Unterschreiten ihres Minimalwertes wieder an den Minimalwert herangeführt wird. Somit wird über die Befeuchterstellgröße ein Mindestniveau bei der Befeuchtung der Luft über die Befeuchtereinrichtung gewährleistet.
Bei dieser Ausführung besteht weiterhin die Möglichkeit, dass dann, wenn die Befeuchterstellgröße einen ersten Minimalwert unterschreitet, die Kühlregelanordnung über die Kühlstellgröße eine erhöhte Kühlleistung der Kühleinrichtung anfordert und dass dann, wenn die Befeuchterstellgröße einen zweiten Minimalwert unterschreitet die Heizregelanordnung über die Heizstellgröße eine erhöhte Heizleistung der Heizeinrichtung anfordert. Durch die Wahl der beiden Minimalwerte für die Befeuchterstellgröße kann festgelegt werden, ob bevorzugt durch Kühlen oder Heizen entfeuchtet werden soll. Dementsprechend wird der erste Minimalwert für die Befeuchterstellgröße größer oder kleiner gewählt als der zweite Minimalwert für die Befeuchterstellgröße. Ob zunächst mit Hilfe der Heizeinrichtung oder der Kühleinrichtung entfeuchtet werden soll, kann beispielsweise vom durchgeführten Lackierverfahren und/oder von der Verfügbarkeit des der Kühleinrichtung zugeführten Kältemittels – im Winterbetrieb sind die Kühlregister der Kühleinrichtung entleert – und/oder von den Energiekosten für das Kühlen bzw. Heizen abhängig gemacht werden. Durch diese Ausgestaltung kann der Energieaufwand gering gehalten werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der wenigstens eine Minimalwert für die Befeuchterstellgröße zwischen 10 und 50% des maximal möglichen Wertes der Befeuchterstellgröße und insbesondere zwischen 10 und 20% liegen. Bei einem Minimalwert von 50% des maximal möglichen Wertes der Befeuchterstellgröße wäre der Spielraum für eine Veränderung der Befeuchterstellgröße nach oben und nach unten optimal. Allerdings ist in diesem Fall auch der zusätzliche Energieaufwand maximal. Unter der Berücksichtigung des zusätzlichen Energieaufwandes und der Möglichkeit der schnellen Reaktion auf sich veränderte klimatische Parameter in der Umgebung der Spritzkabine können bei Minimalwerten für die Befeuchterstellgröße im Bereich von 10–20% des maximal möglichen Wertes der Befeuchterstellgröße gute Ergebnisse erreicht werden. Beispielsweise kann dabei der erste Minimalwert für die Befeuchterstellgröße 15% des maximal möglichen Wertes der Befeuchterstellgröße betragen und der zweite Minimalwert für die Befeuchterstellgröße 10% des maximal möglichen Wertes der Befeuchterstellgröße betragen.
Eine einfache Ausgestaltung der Klimaregelanlage ergibt sich dadurch, dass als Befeuchterstellgröße die Wechselstromfrequenz oder die Wechselspannungsfrequenz eines zum Antrieb einer Pumpe der Befeuchtungseinrichtung vorgesehenen Elektromotors verwendet wird.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Teils einer Klimaregelanlage,
2 ein erweitertes Blockschaltbild der Klimaregelanlage,
3 einen beispielhaften Verlauf der relativen Luftfeuchtigkeit, der Temperatur und verschiedener Ein- und Ausgangsgrößen der Klimaregelanlage über der Zeit x.
Die 1 und 2 zeigen das Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Klimaregelanlage 5 zur Regelung klimatischer Parameter in einer nicht näher dargestellten Spritzkabine für das Lackieren von Werkstücken mit wasserlöslichen Lacken. Derartige Spritzkabinen kommen beispielsweise beim Lackieren von Karosserieteilen in der Automobilindustrie zum Einsatz. Um die Qualität der Lackierung sicher zu stellen müssen die klimatischen Bedingungen in der Spritzkabine in vorgegebenen Bereichen liegen. Die Klimaregelanlage 5 regelt daher die Temperatur t und die relative Luftfeuchtigkeit h in der Spritzkabine.
Hierfür weist die Klimaregelanlage 5 eine durch eine Heizregelanordnung 6 angesteuerte Heizeinrichtung 7, eine durch eine Befeuchterregelanordnung 8 angesteuerte Befeuchtereinrichtung 9 und eine durch eine Kühlregelanordnung 10 angesteuerte Kühleinrichtung 11 auf.
Entsprechend 1 weist die Befeuchterregelanordnung 8 einen Befeuchterregler 12 auf, dem als Befeuchtereingangsgrößen der aktuelle Wert der relativen Luftfeuchtigkeit h_ist – im Folgenden als Istluftfeuchtigkeit – und der gewünschte Wert der relativen Luftfeuchtigkeit h_soll – im Folgenden als Sollluftfeuchtigkeit bezeichnet – zugeführt. Aus der Istluftfeuchtigkeit h_ist und der Sollluftfeuchtigkeit h_soll bestimmt der Befeuchterregler 12 eine Befeuchterstellgröße f_ist zur Ansteuerung der Befeuchtereinrichtung 9. Die Befeuchterstellgröße f_ist ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel von einer Wechselstromfrequenz oder einer Wechselspannungsfrequenz eines Elektromotors 13 gebildet, der eine Pumpe 14 der Befeuchtereinrichtung 9 antreibt. Je größer die Frequenz f der Wechselstroms bzw. der Wechselspannung ist desto größer ist auch der Volumenstrom der Pumpe 14 und die Menge an der Luft in der Spritzkabine zugeführter Feuchtigkeit, so dass sich die Istluftfeuchtigkeit h_ist erhöht.
Die Heizregelanordnung 6 enthält einen Heizregler 15, einen Heizbegrenzer 16 und einen Nachheizregler 17. Dem Heizregler 15 werden als Heizeingangsgrößen die Ist-Temperatur t_ist und eine untere Solltemperatur t_sollu zugeführt. Aus der Isttemperatur t_ist und der unteren Solltemperatur t_sollu ermittelt der Heizregler 15 eine Heizreglerausgangsgröße dtu. Sinkt die Isttemperatur t_ist unter die untere Solltemperatur t_sollu ab, nimmt die Heizreglerausgangsgröße dtu einen Wert an, der eine Temperaturerhöhung durch die Heizeinrichtung 7 anfordert.
Die Befeuchterstellgröße f_ist wird dem Nachheizregler 17 als Heizeingangsgröße übermittelt. Ferner wird dem Nachheizregler 17 ein erster Minimalwert f_min1 für die Befeuchterstellgröße vorgegeben.
Eine weitere Heizeingangsgröße bildet eine Maximaltemperatur t_max, die dem Heizbegrenzer 16 neben der Isttemperatur t_ist zugeführt wird. Die Heizbegrenzerausgangsgröße og hat den Wert 1, wenn die Isttemperatur t_ist kleiner oder gleich der Maximaltemperatur t_max ist. Übersteigt die Isttemperatur t_ist jedoch die Maximaltemperatur t_max, wird die Heizbegrenzerausgangsgröße og zu 0. In der Heizreglereinrichtung 6 werden die Heizbegrenzerausgangsgröße og und die Nachheizreglerausgangsgröße dn miteinander multipliziert, woraus sich die begrenzte Nachheizreglerausgangsgröße dnb ergibt. Die begrenzte Nachheizreglerausgangsgröße dnb und die Heizreglerausgangsgröße dtu werden zur Heizstellgröße dvh addiert. Im vorliegenden Fall steuert die Heizstellgröße dvh ein Heizventil der Heizeinrichtung 7 an, das je nach Wert der Heizstellgröße dvh um einen angegebenen Anteil geöffnet bzw. geschlossen wird, je nach dem ob die Heizleistung erhöht oder verringert werden soll.
Die Kühlregleranordnung 10 weist einen Kühlregler 20 auf der aus den beiden Kühleingangsgrößen Isttemperatur t_ist und einer oberen Solltemperatur t_sollo eine Kühlerreglerausgangsgröße dto ermittelt. Überschreitet die Isttemperatur t_ist die vorgegebene obere Solltemperatur t_sollo, so nimmt die Kühlreglerausgangsgröße dto einen Wert an, der eine Erhöhung der Kühlleistung der Kühleinrichtung 11 anfordert.
Weiterhin enthält die Kühlregleranordnung 10 einen Entfeuchterregler 21 dem analog zum Nachheizregler 17 die Befeuchterstellgröße f_ist als Kühleingangsgröße übermittelt wird. Dem Entfeuchterregler 21 wird ferner ein zweiter Minimalwert f_min2 für die Befeuchterstellgröße f_ist vorgegeben.
Für die Befeuchterstellgröße f_ist sind mithin ein erster Minimalwert f_min1 und ein zweiter Minimalwert f_min2 vorgegeben. Beide Minimalwerte sind gleichzeitig gültig, so dass die Luftfeuchtigkeit entweder bevorzugt durch Kühlen oder Heizen erfolgt.
Unterschreitet die Befeuchterstellgröße f_ist den ersten Minimalwert f_min1 für die Befeuchterstellgröße, so fordert der Entfeuchterregler 21 über seine Entfeuchterreglerausgangsgröße de eine Erhöhung der Kühlleistung durch die Kühleinrichtung 11 an, um die Istluftfeuchtigkeit h_ist abzusenken, so dass der Befeuchterregler 12 die Befeuchterstellgröße f_ist zumindest auf den ersten Minimalwert f_min1 erhöhen kann.
Unterschreitet die Befeuchterstellgröße f_ist den zweiten Minimalwert f_min2 für die Befeuchterstellgröße, fordert die Nachheizreglerausgangsgröße dn eine Erhöhung der Heizleistung an, um die Istluftfeuchtigkeit h_ist durch eine Temperaturerhöhung zu senken, so dass der Befeuchterregler 12 die Befeuchterstellgröße f_ist zumindest wieder auf den zweiten Minimalwert f_min2 erhöhen kann.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist ferner ein Kühlbegrenzer 22 vorhanden dem als Kühleingangsgrößen die Isttemperatur t_ist und eine Taupunkttemperatur t_t übermittelt werden. Unterschreitet die Isttemperatur t_ist die Taupunkttemperatur t_t, nimmt die Kühlbegrenzerausgangsgröße ug den Wert 0 an. Ansonsten beträgt die Kühlbegrenzerausgangsgröße ug = 1. Die Entfeuchterreglerausgangsgröße de und die Kühlbegrenzerausgangsgröße ug werden zur begrenzten Entfeuchterreglerausgangsgröße deb multipliziert. Die Kühlstellgröße dvk ergibt sich aus einer Addition der begrenzten Entfeuchterreglerausgangsgröße deb und der Kühlreglerausgangsgröße dto. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wird über die Kühlstellgröße dvk ein Kühlventil angesteuert, das zur Erhöhung der Kühlleistung weiter geöffnet und zur Verringerung der Kühlleistung weiter geschlossen wird. Der Wert der Kühlstellgröße dvk gibt dabei an, um wie viel das Kühlventil geöffnet bzw. geschlossen werden soll.
In Abwandlung zur dargestellten Klimaregelanlage 5 kann der Kühlbegrenzter 22 der Kühlregelanordnung 10 auch entfallen. Die Kühlstellgröße dvk ergibt sich dann aus einer Addition der Kühlregelausgangsgröße dto und der Entfeuchterreglerausgangsgröße de.
Entsprechend 2 weisen die einzelnen Regelanordnungen 6, 8, 10 bei der erfindungsgemäßen Klimaregelanlage 5 einen gegenüber der in 1 gezeigten speziellen Ausführungsform einen modifizierten Aufbau auf. Dabei können die mit Bezug auf 1 geschilderten Merkmale einzeln oder insgesamt oder in beliebiger Kombination optional auch bei der in 2 gezeigten Ausführung verwirklicht sein.
Entsprechend 2 ist dem Heizregler 15 im Pfad der Soll-Temperatur ein Additionsglied 30 angeordnet, das eingangsseitig den tatsächlichen Wert der unteren Soll-Temperatur t_sollu und einen unteren Temperaturoffsetwert erhält. Im Pfad dieses Offsetwertes ist zunächst ein Rechenglied 31 angeordnet, das eingangsseitig die Ist-Temperatur in der Spritzkabine t_ist und die Ist-Temperatur in der Zuluft t'_ist erhält. Das Rechenglied 31 subtrahiert vorgegebene Funktionswerte, die sich in Abhängigkeit von beiden Temperaturen ergeben und die jeweils den thermodynamischen Zusammenhang zwischen Temperatur und Feuchte berücksichtigen. In einem nachfolgenden Nachlaufintegrator 32 kann dann der gewünschte Offsetwert ermittelt werden. Durch die Addition des unteren Temperatursollwerts t_sollu kann dann ein korrigierter unterer Temperatursollwert t'_sollu ermittelt werden, der dem Heizregler 15 als Eingangsgröße anstelle der ursprünglichen unteren Solltemperatur t_sollu zugeführt wird.
Entsprechendes erfolgt analog auch beim Kühlregler 20. Auch diesem wird ein modifizierter oberer Temperatursollwert t'_sollo zugeführt, anstelle des ursprünglichen oberen Temperatursollwerts t_sollo. Zur Ermittlung des hierzu erforderlichen Offsetwerts sind auch hier ein Rechenglied 33, ein Nachlaufintegrator 34 und ein Additionsglied 35 vorgesehen.
Auch für den Befeuchterregler 12 ist vorgesehen, anstelle der ursprünglichen Sollluftfeuchtigkeit h_soll eine modifizierte Sollluftfeuchtigkeit h'_soll zuzuführen. Im zugehörigen Rechenglied 36 werden hierzu die Isttemperatur der Spritzkabine t_ist und die Isttemperatur der Zuluft t'_ist und die ursprüngliche Sollluftfeuchtigkeit h_soll verarbeitet. Auch hier erfolgt dies wieder unter der Berücksichtigung der thermodynamischen Zusammenhänge zwischen Feuchte und Temperatur. Auch hier ist ein Nachlaufintegrator 37 zur Ermittlung des Offsetwerts vorgesehen. Im nachfolgende Additionsglied 38 wird der berechnete Offsetwert dem ursprünglichen Luftfeuchtigkeitssollwert h_soll zugeschlagen, um so den korrigierten bzw. modifizierten Wert für die Sollluftfeuchtigkeit h'_soll zu ermitteln.
Durch die vorgeschlagene Vorgehensweise kann eine kontinuierliche Temperaturkompensation der Sollwerte für Temperatur und Feuchte in der Spritzkabine realisiert werden. Hierdurch lässt sich die Regelgüte verbessern, da thermodynamische Zusammenhänge berücksichtigt werden können. Des Weiteren kann ein zweiter Feuchtigkeitsfühler entfallen, der bei einer herkömmlichen Anlage erforderlich ist, um beispielsweise die Feuchtigkeit in der Zuluft zu bestimmen.
Anhand von 3 soll nun beispielhaft die Funktionsweise der Klimaregelanlage 5 erläutert werden. Zu Beginn des Betrachtungszeitraums zum Zeitpunkt x = 0 ist das Kühlventil durch eine entsprechende Vorgabe der Kühlstellgröße dvk schon sehr weit geöffnet, um die Isttemperatur t_ist im gewünschten Bereich zwischen der unteren Solltemperatur t_sollu und der oberen Solltemperatur t_sollo zu halten. Die Heizstellgröße dvh ist zu diesem Zeitpunkt gleich 0, so dass das Heizventil vollständig geschlossen ist und keine Heizleistung über die Heizeinrichtung 7 erzeugt wird. Die Istluftfeuchtigkeit h_ist entspricht unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Regelungstoleranz der Sollluftfeuchtigkeit h_soll. Der die Pumpe 14 antreibende Elektromotor 13 wird zu diesem Zeitpunkt mit einer Befeuchterstellgröße f_ist angesteuert, die größer ist als der während des Betriebs der Kühleinrichtung 11 gültige zweite Minimalwert f_min2 der Befeuchterstellgröße.
Zum ersten Zeitpunkt x1 steigt die Istluftfeuchtigkeit h_ist an und weicht dadurch von der vorgegebenen Sollluftfeuchtigkeit h_soll ab. Zur Reduzierung der Istluftfeuchtigkeit h_ist wird deshalb ab dem ersten Zeitpunkt x1 die Befeuchterstellgröße f_ist – die der Frequenz der Wechselspannung bzw. des Wechselstroms des Elektromotors 13 entspricht – abgesenkt. Dabei unterschreitet die Befeuchterstellgröße f_ist zu einem zweiten Zeitpunkt x2 den gültigen zweiten Minimalwert f_min2 für die Befeuchterstellgröße. Deshalb veranlasst der Nachheizregler 17 über die Nachheizreglerausgangsgröße dn eine Erhöhung der Heizstellgröße dvh, so dass Heizventil der Heizeinrichtung 7 zur Erhöhung der Heizleistung geöffnet wird. Dies hat zur Folge, dass sich die Isttemperatur t_ist erhöht und zum dritten Zeitpunkt x3 die obere Solltemperatur t_sollo überschreitet.
Aus diesem Grund wird zum dritten Zeitpunkt x3 die Kühlstellgröße dvk zur weiteren Öffnung des Kühlventils und mithin zur Erhöhung der Kühlleistung vergrößert.
Zu einem vierten Zeitpunkt x4 entspricht die Istluftfeuchtigkeit h_ist wieder in etwa der Sollluftfeuchtigkeit h_soll – unter Berücksichtigung der zulässigen Toleranzabweichungen. Durch das für den Nachheizregler 17 geöffnete Heizventil der Heizeinrichtung 7 steigt die Isttemperatur t_ist weiter an was zu einer Reduzierung der Istluftfeuchtigkeit h_ist führen würde. Da hier aber die Befeuchterstellgröße f_ist wieder bis auf den zweiten Minimalwert f_min2 angehoben wird, bleibt die Istluftfeuchtigkeit h_ist im Wesentlichen gleich der Sollluftfeuchtigkeit h_soll.
Zu einem fünften Zeitpunkt x5 überschreitet dann die Isttemperatur t_ist die Maximaltemperatur t_max. Dies hat zur Folge, dass die Heizbegrenzerausgangsgröße og den Wert 0 annimmt und die begrenzte Nachheizreglerausgangsgröße dnb ebenfalls zu Null wird. Da auch die Heizreglerausgangsgröße dtu = 0 ist ergibt sich für die Heizstellgröße dvh ebenfalls der Wert 0 und das Heizventil wird geschlossen. Dennoch steigt die Temperatur weiter an und die Istluftfeuchtigkeit h_ist fällt unter die Sollluftfeuchtigkeit h_soll ab. Daraufhin wird die Befeuchterstellgröße f_ist zur Erhöhung der Luftfeuchtigkeit vergrößert. Als Folge davon steigt die Istluftfeuchtigkeit h_ist wieder bis auf den Wert der Sollluftfeuchtigkeit h_soll an. Die Isttemperatur t_ist fällt auch wieder ab und unterschreitet zu einem siebten Zeitpunkt x7 die obere Solltemperatur t_sollo, woraufhin die Kühlleistung der Kühleinrichtung 11 durch eine entsprechende Reduzierung der Kühlstellgröße dvk gesenkt werden kann.
Die beispielhafte Situationsbeschreibung anhand von 2 betrifft lediglich eine willkürlich angenommene klimatische Ausgangslage und dient dem besseren Verständnis der Arbeitsweise der Klimaregelanlage 5. Insoweit ist das beschriebene Szenario nicht als Schutzeinschränkung zu verstehen, sondern stellt lediglich einen möglichen Regelungsablauf der Klimaregelanlage 5 dar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19942491 A1 [0002]
- DE 4114867 A1 [0003]
- DE 3112063 A1 [0004]
- DE 2945914 C2 [0004]
- EP 1167908 B1 [0004]
- DE 102006037127 [0005]

Claims

Verfahren zur Regelung klimatischer Parameter (t_ist, h_ist) in einer Spritzkabine für das Lackieren von Werkstücken, insbesondere einer Spritzkabine für das Lackieren mit wasserlöslichen Lacken, – bei dem mit einer Heizregelanordnung (6) aus wenigstens einer Heizeingangsgröße (t_ist, t_sollu, t_max, f_min2, f_ist) eine Heizstellgröße (dvh) zur Ansteuerung einer Heizeinrichtung (7) ermittelt wird, – bei dem mit einer Befeuchterregelanordnung (8) aus wenigstens einer Befeuchtereingangsgröße (h_ist, h_soll) eine Befeuchterstellgröße (f_ist) zur Ansteuerung einer Befeuchtereinrichtung (9) ermittelt wird – bei dem mit einer Kühlregelanordnung (10) aus wenigstens einer Kühleingangsgröße (t_ist, t_sollo, t_t, f_min1, f_ist) eine Kühlstellgröße (dvk) zur Ansteuerung einer Kühleinrichtung (11) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass den vorgegebenen Sollwerten (t_sollu, t_sollo, h_soll) für Temperatur und Feuchte vor deren Soll-Ist-Vergleich ein Offsetwert aufaddiert wird, der unter Berücksichtigung der thermodynamischen Zusammenhänge zwischen Feuchte und Temperatur aus den Parametern Isttemperatur in der Zuluft (t'_ist), Isttemperatur in der Spritzkabine (t_ist) und Sollfeuchte in der Spritzkabine (h_soll) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchterstellgröße (f_ist) als eine Heizeingangsgröße und/oder als eine Kühleingangsgröße verwendet wird.
Klimaregelanlage für eine Spritzkabine für das Lackieren von Werkstücken, insbesondere einer Spritzkabine für das Lackieren mit wasserlöslichen Lacken, – mit einer Heizregelanordnung (6), deren Regler (15, 16, 17) aus wenigstens einer Heizeingangsgröße (t_ist, t_sollu, t_max, f_min2, f_ist) eine Heizstellgröße (dvh) zur Ansteuerung einer Heizeinrichtung (7) ermittelt/ermitteln, – mit einer Befeuchterregelanordnung (8), deren Regler (12) aus wenigstens einer Befeuchteeingangsgröße (h_ist, h_soll) eine Befeuchterstellgröße (f_ist) zur Ansteuerung einer Befeuchteeinrichtung (9) ermittelt/ermitteln, – mit einer Kühlregelanordnung (10), deren Regler (20, 21, 22) aus wenigstens einer Kühleingangsgröße (t_ist, t_sollo, t_t, f_min1, f_ist) eine Kühlstellgröße (dvk) zur Ansteuerung einer Kühleinrichtung (11) ermittelt/ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Regler (12, 15, 16, 17, 20, 21, 22) den vorgegebenen Sollwerten (t_sollu, t_sollo, h_soll) für Temperatur und Feuchte vor deren Soll-Ist-Vergleich einen Offsetwert aufaddieren, der unter Berücksichtigung der thermodynamischen Zusammenhänge zwischen Feuchte und Temperatur aus den Parametern Isttemperatur der Luft (t'_ist), Isttemperatur in der Spritzkabine (t_ist) und Sollfeuchte in der Spritzkabine (h_soll) ermittelt wird.
Klimaregelanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Regler (15, 16, 17) der Heizregelanordnung (6) und/oder zumindest einer der Regler (20, 21, 22) der Kühlregelanordnung (10) die Befeuchterstellgröße (f_ist) des wenigstens einen Reglers (12) der Befeuchterregelanordnung (8) als Eingangsgröße verwendet/verwenden.