DE102009058163A1

DE102009058163A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines Raumklimas

Info

Publication number: DE102009058163A1
Application number: DE102009058163A
Authority: DE
Inventors: Harald Thiem
Original assignee: IFG SOLAR KG
Current assignee: IFG SOLAR KG
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-06-16

Abstract

Eine Vorrichtung dient zum Regeln des Klimas eines Raumes (1), in dem sich mindestens eine Person (2) aufhalten kann. In dem Raum (1) ist mindestens ein Feuchtigkeitssensor (8) und mindestens ein Temperatursensor (6, 7) vorgesehen. Außerdem befindet sich in diesem Raum mindestens ein Stellmittel (5) zur Beeinflussung der Luftfeuchtigkeit. Mittels einer Regelvorrichtung (15), die mit dem Stellmittel (5) in Wirkverbindung steht, wird die Luftfeuchtigkeit im Raum (1) geregelt. Diese Regelung wird von mindestens einem Temperatursensor (6, 7) beeinflußt, so daß der Soll-Wert für die Feuchtigkeitsregelung temperaturabhängig wird.

Description

Aus der DE 10 2006 037 127 B4 ist ein Verfahren zur Regelung klimatischer Parameter in einer Spritzkabine bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Luftfeuchtigkeit auf einen vorgegebenen Sollwert geregelt. Zur Erzielung einer präzisen Luftfeuchtigkeitsregelung wird vorgeschlagen, eine Heiz- bzw. Kühlvorrichtung zuzuschalten, wenn die Luft Be- bzw. Entfeuchtungsvorrichtung an ihre Grenzen stößt. Hier werden also bewußt hohe Temperaturschwankungen in Kauf genommen, um die Luftfeuchtigkeit möglichst präzise einzuhalten. Diese Technik findet insbesondere beim Versprühen wasserlöslicher Farben Anwendung, um die physikalischen Eigenschaften der versprühten Farbe konstant und damit reproduzierbar zu halten. Für die Regelung des Raumklimas nach menschlichem Bedürfnis ist dieses Verfahren jedoch ungeeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch einen hohen Bedienkomfort auszeichnen und ein für den Menschen angenehmes Klima schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 7 gelöst.
Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 1 wird zum Regeln des Klimas eines Raumes die relative Luftfeuchtigkeit erfaßt und geregelt. Diese Regelung wird von einer gemessenen Lufttemperatur beeinflußt. Dabei kann die Gleichgewichtstemperatur und/oder die Strahlungstemperatur gemessen werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß bei jeder durch die Klimatisierung erreichbaren Lufttemperatur stets die zum Wohlbefinden einer im Raum befindlichen Person optimale Luftfeuchtigkeit eingestellt wird. Diese optimale Luftfeuchtigkeit ist erfahrungsgemäß um so niedriger, je höher die Lufttemperatur des Raumes ist. Auf diese Weise kann gegebenenfalls eine Raumkühlung mit dem damit verbundenen hohen Kostenaufwand eingespart werden. Erfahrungsgemäß reicht in vielen Fällen eine Lufttrocknung aus, um ein angenehmes Raumklima auch bei hohen Lufttemperaturen zu schaffen. Beim Einsatz einer Klimatisierung, wie beispielsweise einer kalten Decke, wird der Arbeitsbereich der Klimatisierung beträchtlich vergrößert. Durch die zusätzliche Lufttrocknung kann die Temperatur der kalten Decke weiter gesenkt werden, ohne den Taupunkt der Luft zu unterschreiten. Eine derartige Taupunktunterschreitung hätte die Kondensation von Wasser an der kalten Decke zur Folge, was in jedem Fall vermieden werden muß. Eine Klimatisierung kann daher effektiver betrieben werden, wobei das Raumklima durch die verringerte Luftfeuchtigkeit insgesamt auch bei mäßiger Kälteleistung der Klimatisierung angenehmer ist. In der Heizperiode, also bei niedrigen Temperaturen wird durch die Luftfeuchtigkeitsregelung die Luftfeuchtigkeit erhöht, so daß auch in dieser Phase das gesamte Raumklima angenehmer wird. Im Gegensatz zu einer festen Vorgabe der gewünschten relativen Luftfeuchtigkeit hat dieses Verfahren den Vorteil, daß der Anwender dieses Verfahrens in allen erdenklichen Situationen ein optimales Raumklima erhält, ohne daß er hierzu Regelgrößen oder Sollwerte der Klimaregelungen umstellen müßte. Dieses Verfahren zeichnet sich daher durch einen besonders hohen Bedienungskomfort aus.
Um die Berechnung der optimalen Luftfeuchtigkeit mit hoher Genauigkeit durchführen zu können, sind Informationen bezüglich der Bekleidung und den mittleren Energieumsatz der im Raum befindlichen Personen erforderlich. Diese Werte können allerdings meßtechnisch nicht mit ausreichender Zuverlässigkeit gewonnen werden. Aus diesem Grund ist es gemäß Anspruch 2 günstig, die Werte als Schätzwerte vorzugeben. Bezüglich der Bekleidung reicht der mittlere Isolationswert zur Berechnung der optimalen Luftfeuchtigkeit aus. Dieser Isolationswert kann als wählbarer Parameter eingestellt werden. Dabei kann man sich insbesondere an der jeweiligen Funktion des Raumes orientieren, um auf diese Weise zu vernünftigen Schätzwerten zu kommen. Man kann beispielsweise für einen Büroraum einen Isolationswert von 1,5 CLO annehmen, während in einem Fitnessraum ein Isolationswert von 0,1 CLO anzusetzen wäre. Für den mittleren Energieumsatz kann die Schätzung in entsprechender Weise erfolgen. Hier sind beispielsweise für einen Büroraum 1,5 MET und für einen Fitnessraum 6 MET (metabolische Einheiten) anzusetzen.
Gemäß Anspruch 3 ist es günstig, wenn der Schätzwert für den mittleren Isolationswert der Kleidung aus dem aktuellen Datum berechnet wird. Dabei geht man davon aus, daß der Isolationswert der Kleidung in den Wintermonaten entsprechend höher als in den Sommermonaten ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Schätzwert auch die Außentemperatur berücksichtigen. Dabei geht man davon aus, daß der Isolationswert umso höher sein wird, je niedriger die Außentemperatur ist.
Gemäß Anspruch 4 ist es vorteilhaft, wenn aus den oben beschriebenen Werten ein mittleres Votum für das menschliche Temperaturempfinden bzw. ein daraus abgeleiteter Wert wie beispielsweise die mittlere Anzahl zufriedener bzw. unzufriedener Personen berechnet wird. Dieses Votum bzw. der daraus abgeleitete Wert bildet dann einen Ist-Wert für die Klimaregelung. Ein umständliches Umstellen der diversen Klimaparameter bei sich jahreszeitlich oder wetterbedingt ändernden Bedingungen kann dabei entfallen.
Um möglichst rasch optimale Klimaparameter anzusteuern, ist es gemäß Anspruch 5 vorteilhaft, wenn das mittlere Votum bzw. der daraus abgeleitete Wert auch für relative Luftfeuchtigkeiten bzw. Temperaturen berechnet wird, die innerhalb einer vorgegebenen Umgebung von den entsprechenden Meßwerten liegen. Diese zusätzlich berechneten Werte beeinflussen dabei die Klimaregelung. Auf diese Weise kann sehr leicht jener Parametersatz bestehend aus Temperatur und Luftfeuchtigkeit bestimmt werden, der von der Klimaregelung relativ schnell erreichbar ist und als relativ angenehmer als das gegenwärtige Klima empfunden wird. Dies ist insbesondere in jenen Fällen wichtig, in denen Räume nicht dauerhaft genutzt werden, so daß eine Klimaregelung nur zeitweise erforderlich ist. Diese Maßnahme beschleunigt dabei das Anfahrverhalten der Klimaregelung.
Die Umgebung um die entsprechenden Meßwerte kann dabei gemäß Anspruch 6 auch mindestens eine Grenze aufweisen, die sich aus dem technischem Limit von Heiz-, Kühl- bzw. Entfeuchtigungsvorrichtungen ergibt. Damit berücksichtigt die Berechnung des optimalen Parametersatzes für das Raumklima auch die technischen Möglichkeiten der hierzu eingesetzten Mittel.
Zur Durchführung des Verfahrens hat sich die Vorrichtung gemäß Anspruch 7 bewährt. Sie weist mindestens einen Feuchtigkeitssensor zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit und Stellmittel zur Beeinflussung der relativen Luftfeuchtigkeit auf. Als Stellmittel kommen insbesondere Luftbefeuchter und Lufttrockner bekannter Bauart in Betracht. Vorzugsweise wird als Stellmittel eine im wesentlichen vertikale Wand eingesetzt, an der Wasser herabfließt. Bei niedriger Temperatur des herabfließenden Wassers kann diese Wand trocknen und bei erhöhter Temperatur befeuchten. Damit ist eine feinfühlige Einflußnahme auf die Luftfeuchtigkeit möglich. Die Vorrichtung weist außerdem eine Regelvorrichtung auf, die mit den Stellmitteln in Wirkverbindung steht und vom Feuchtigkeitssensor beeinflußt ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe weist die Vorrichtung außerdem mindestens einen Temperatursensor auf, der die Regelvorrichtung beeinflußt. Damit kann der Sollwert der einzustellenden Luftfeuchtigkeit in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur geregelt werden.
Gemäß Anspruch 8 ist es vorteilhaft, wenn die Regelvorrichtung mit mindestens einem Wertgeber in Wirkverbindung steht. Dieser Wertgeber erzeugt einen Schätzwert für den mittleren Isolationswert der Kleidung bzw. dem Energieumsatz von Personen, die sich im Raum befinden.
Vorzugsweise ist der Wertgeber gemäß Anspruch 9 einstellbar, um auf die Schätzwerte und damit die Klimaregelung Einfluß nehmen zu können.
Gemäß Anspruch 10 weist die Regelvorrichtung Rechenmittel auf, um aus der gemessenen Temperatur und der gemessenen relativen Luftfeuchtigkeit sowie den Schätzwerten des Wertgebers ein Ist-Votum zur Beurteilung des Klimas zu berechnen. Dieses Ist-Votum bildet dabei die Regelgröße, die dann auf einen optimalen Soll-Wert geregelt wird.
Gemäß Anspruch 11 ist es vorteilhaft, wenn das Ist-Votum das menschliche Temperaturempfinden bzw. den mittleren Anteil der mit dem Klima zufriedenen bzw. unzufriedenen Personen wiedergibt. Damit ist die Klimaregelung optimal an das menschliche Temperaturempfinden angepaßt.
Gemäß Anspruch 12 ist es günstig, wenn die Vorrichtung mindestens eine Heiz- bzw. Kühlvorrichtung aufweist, die von der Regelvorrichtung beeinflußt ist. Damit können alle relevanten Klimawerte zentral beeinflußt werden.
Schließlich ist es gemäß Anspruch 13 vorteilhaft, wenn die Stellmittel zur Beeinflussung der relativen Luftfeuchtigkeit mindestens eine Wand aufweisen. Entlang dieser Wand kann Wasser herabfließen. Dieses Wasser wird dabei vorzugsweise in einem Kreislauf umgepumpt und steht mit mindestens einem Klimagerät in thermischem Kontakt. Im einfachsten Fall kann eine derartige Wand mit einem Klimagerät verbunden sein. Alternativ ist jedoch auch daran gedacht, mehrere derartige Wände mit einem einzigen Klimagerät zu verbinden, indem der Wasserkreislauf – ausgehend vom Klimagerät – zu den einzelnen Wänden verzweigt wird. Dabei können sogar Wände unterschiedlicher Räume mit einem einzigen Klimagerät versorgt werden. Wird das Wasser gegenüber der Raumtemperatur gekühlt, so kondensiert Luftfeuchtigkeit im Wasserfilm aus, so daß das herabfließende Wasser in diesem Fall lufttrocknend wirkt. Wird das Wasser dagegen über die Raumtemperatur erwärmt, so wirkt der Wasserfilm feuchtigkeitsspendend, so daß die Luftfeuchtigkeit im Raum erhöht wird. Jene Temperatur, bei der die Wirkung des Wasserfilms auf die Luftfeuchtigkeit umschlägt, hängt sowohl von der Raumtemperatur als auch von der gegenwärtigen relativen Luftfeuchtigkeit ab. Je weiter die Wassertemperatur von dieser Umschlagtemperatur entfernt ist, desto stärker ist die Beeinflussung der Luftfeuchtigkeit. Damit kann auf einfache Weise je nach Vorgabe der Regelung die Raumluft wahlweise be- und entfeuchtet werden, wobei hierfür ein einziges, gemeinsames Gerät eingesetzt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird beispielhaft erläutert, ohne den Schutzumfang zu beschränken.
Die einzige Figur zeigt einen Raum 1, in dem sich eine Person 2 aufhält. In diesem Raum 1 befindet sich eine Heizung 3, ein Klimagerät 4 und Stellmittel 5 in Form einer Be- und Entfeuchtungsvorrichtung. Mit diesen Geräten 3, 4, 5 wird das Raumklima im Raum 1 beeinflußt. Außerdem sind im Raum 1 ein Temperatursensor 6, ein Strahlungssensor 7 und ein Feuchtigkeitssensor 8 zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit vorgesehen. Im Raum 1 befindet sich außerdem ein Wertgeber 9, über den Schätzwerte für den mittleren Isolationswert der Kleidung der Person 2 sowie deren Energieumsatz abgegeben werden.
Die von den Sensoren 6, 7, 8 und dem Wertgeber 9 abgegebenen Werte werden einer ersten Recheneinheit 10 zugeführt, die aus diesen Werten ein mittleres Votum des Ist-Zustandes des Klimas im Raum 1 berechnet. Dieses mittlere Votum beurteilt das gesamte Raumklima bezüglich der menschlichen Temperaturempfindung. An einem Ausgang 11 der ersten Recheneinheit 10 steht dieses mittlere vorhergesagte Votum zur weiteren Berechnung zur Verfügung. Dieses Votum gestattet die Beurteilung des Raumklimas insoweit, ob es nach mittlerem menschlichem Empfinden als zu warm, zu kalt oder neutral empfunden wird.
Der Ausgang 11 der ersten Recheneinheit 10 ist mit einer zweiten Recheneinheit 12 verbunden, die aus dem berechneten mittleren Votum die mittlere Anzahl Unzufriedener vorhersagt. Die zweite Recheneinheit 12 berechnet dabei jene Temperatur und Luftfeuchtigkeit, die ausgehend vom Ist-Zustand, eine Verbesserung des Raumklimas bewirken würde. Insbesondere sucht die zweite Recheneinheit 12 solche Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten, bei denen die mittlere Anzahl der mit dem Klima unzufriedenen Personen möglichst klein ist.
Die von der zweiten Recheneinheit 12 ermittelten Werte bilden eine Soll-Temperatur und eine Soll-Feuchtigkeit, die an einen Temperaturregler 14 und einen Feuchtigkeitsregler 15 weitergegeben werden. Diese stehen ausgangsseitig einerseits mit einem Ventil 16 der Heizung 3 und dem Klimagerät 4 und andererseits mit den Stellmitteln 5 in Wirkverbindung.
Die Stellmittel 5 ist derart ausgebildet, daß sie eine im wesentlichen vertikale Wand 17 aufweist, entlang der Wasser nach unten fließt. Dieses Wasser wird über Leitungen 18 der Wand 17 zugeführt bzw. von dieser abgeführt. Die Leitungen 8 stehen mit einem weiteren Klimagerät 19 in Verbindung, welches das Wasser je nach Vorgabe der Feuchtigkeitsregelvorrichtung 15 abkühlt oder aufheizt. Beim Kühlen des Wassers wirkt dieses beim Herabfließen über die Wand 17 auf die umgebende Luft entfeuchtend, beim Aufheizen des Wassers dagegen befeuchtend. Außerdem beeinflußt die Wassertemperatur die im Raum 1 herrschende Strahlungstemperatur, die um so höher sein wird, je höher die Wassertemperatur gewählt wird.
Die erste 10 und zweite Recheneinheit 12 werden vorzugsweise in einem einzigen Mikrocontroller realisiert, der auch die Aufgabe der beiden Regler 14, 15 realisieren kann. Dies reduziert den Hardwareaufwand beträchtlich.
Im folgenden ist ein Beispiel zur Realisierung der beiden Recheneinheiten 10, 12 dargelegt:
Die erste Recheneinheit 10 berechnet aus den Werten der Sensoren 6, 7, 8 und dem Wertgeber 9 ein vorausgesagtes mittleres Votum zur Beurteilung des Raumklimas. Dieses Votum kann beispielsweise mit der folgenden Formel berechnet werden: PMV = (0,303 m²/W·e^{–0,036m²/W·M} + 0,028 m²/W)·(M – W – h₁ – h₂ – h₃ – h₄ – h₅ – h₆)
Hierin bedeuten M den mittleren Energieumsatz der Personen 2 und W die mittlere Abgabe an mechanischer Leistung der Personen 2, jeweils bezogen auf die Oberfläche der Person. Der Term M – W in dieser Formel beschreibt damit die Leistungsdichte der von der Person 2 erzeugten Wärme an der Körperoberfläche. Diese Leistungsdichte muß in den Raum 1 abgegeben werden. Diese Abgabe erfolgt parallel über unterschiedliche Wege, die als Verlustterme h₁ bis h₆ in der Formel enthalten sind.
Der Term h₁ stellt den Wärmeverlust über die Haut der Person 2 dar und berechnet sich in folgender Weise: h₁ = 3,05·10^–3W/m²Pa(5733 Pa – 6,99 Pam²/W(M – W)– p)
Hierin bedeutet p den Wasserdampf-Partialdruck in der Luft des Raumes 1.
Der Term h₂ betrifft den Wärmeverlust durch Schwitzen, also die damit verbundene Verdampfungswärme. h₂ = 0,42(M – W – 58,15)
Der Term h₃ berücksichtigt die latente Wärme des ausgetretenen Wassers. h₃ = 1,7·10^–5 Pa·M(5867 Pa – p)
Der Term h₄ betrifft den Wärmeverlust durch Atmung ohne Berücksichtigung des in der Atemluft befindlichen Wassers. Hier bedeutet T die Temperatur der Luft gemessen in Kelvin. h₄ = 1,4·10^–3 K^–1·M(367 K – T)
Der Term h₅ berücksichtigt den Wärmeverlust durch Strahlung: h₅ = 3,96·10^–8 W/m²K⁴·f_Cl(T 4 / Cl – T 4 / r)
Dabei bedeutet f_Cl das Verhältnis zwischen der Oberfläche des bekleideten Körpers und der Oberfläche des unbekleideten Körpers. Diesen Wert kann man aus dem Isolationswert der Kleidung abschätzen. T_Cl bedeutet dabei die Oberflächentemperatur der Kleidung und T_r die mittlere Strahlungstemperatur im Raum. Beide Temperaturen sind dabei in Kelvin zu berücksichtigen.
Schließlich berücksichtigt der Term h₆ den Wärmeverlust durch Konvektion: h₆ = f_Clh_c(T_Cl – T)
Hierin bedeutet h_c den konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten der Person 2.
Die Oberflächentemperatur der Kleidung wird je nach Strahlung und Wärmeleitung auf einer Temperatur zwischen der Lufttemperatur bzw. der Strahlungstemperatur einerseits und der Körpertemperatur der Person 2 andererseits liegen. Diese Oberflächentemperatur kann in der folgenden Weise berechnet werden: T_Cl = 308,7 K – 0,028 Km²/W·(M – W – I_Cl(3,96·10^–8 m²/K⁴·f_Cl(T 4 / Cl – T 4 / r)) + f_Clh_c(T_Cl – T))
Darin bedeutet h_c den konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten. Diese Formel enthält sowohl direkt als auch indirekt über die Größe h_c die Oberflächentemperatur der Kleidung T_Cl und ist damit nicht direkt berechenbar. Damit muß zur Ermittlung der Oberflächentemperatur der Kleidung ein Iterationsverfahren angewendet werden.
Der konvektive Wärmeübergangskoeffizient h_c läßt sich in folgender Weise berechnen:
Darin bedeutet v die mittlere Luftgeschwindigkeit im Raum 1. In einfach gelagerten Fällen, d. h. bei geschlossenem Fenster und ohne echte Klimaanlage kann diese Geschwindigkeit v auch auf Null gesetzt werden, was die weitere Berechnung erheblich vereinfacht. Das Bekleidungsverhältnis f_Cl läßt sich – wie oben bereits angedeutet – aus dem Isolationswert der Kleidung I_Cl abschätzen. Hierfür kann die folgende Formel genutzt werden: f_Cl = (1 + 1,29 W/m²K·I_Cl)·θ(0,078 m²K/W – I) + (1,05 + 0,645 W/m²K·I_Cl)·θ(I_Cl – 0,078 m²K/W)
Schließlich läßt sich der Dampfdruck des Wassers in der Luft einfach aus der Lufttemperatur T und der relativen Luftfeuchtigkeit RH berechnen. Hierzu kann die folgende Formel genutzt werden:
Dieses mittlere Votum PMV läßt sich in folgender Weise beurteilen:
PMV = +3: Das Raumklima wird als zu warm empfunden
PMV = +2: Das Raumklima wird als warm empfunden
PMV = +1: Das Raumklima wird als etwas warm empfunden
PMV = 0: Das Raumklima wird als neutral empfunden
PMV = –1: Das Raumklima wird als etwas kühl empfunden
PMV = –2: Das Raumklima wird als kühl empfunden
PMV = –3: Das Raumklima wird als zu kalt empfunden
Ausgehend von diesem mittleren Votum PMV kann der Prozentsatz unzufriedener Personen in folgender Weise berechnet werden: PPD = 100 – 95·e^{–0,03353PMV⁴-0,2179PMV²}
Dieser Prozentsatz läßt sich daher ausschließlich aus dem Ergebnis der erstgenannten Formel für PMV ermitteln.
Im folgenden ist ein Algorithmus in der Programmiersprache Visual Basic wiedergegeben, der die Funktion PPD gemäß den obigen Ausführungen realisiert.
Die Funktion PPD benötigt als Eingangsgröße den Isolationswert der Bekleidung Icl, der mittlere Energieumsatz M, die abgegebene mechanische Leistung W, die Lufttemperatur in T in °C, die Strahlungstemperatur TR in °C und die relative Luftfeuchtigkeit RH in Prozent.
Zunächst wird aus der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit der Wasserdampfdruck in der Atmosphäre berechnet. Anschließend wird gemäß der obigen Abschätzungsformel das Oberflächenverhältnis FCl zwischen bekleideten und unbekleideten Körperanteilen ermittelt. Im folgenden wird eine Iterationsschleife zur Berechnung der Oberflächentemperatur der Kleidung initialisiert. Diese Iterationsschleife bedient sich der beiden Temperaturgrößen Xn und Xm, die durch das Iterationsverfahren konsistent zu berechnen sind. Bei der Berechnung des konvektiven Wärmeübertragskoeffizienten Hc ist angenommen, daß die Luftgeschwindigkeit gleich Null ist. Falls diese Annahme nicht gerechtfertigt ist, müßte eine zusätzliche Luftgeschwindigkeitsmessung vorgenommen werden, was allerdings nicht einfach ist. Dann würde außerdem die Berechnung des konvektiven Wärmeübertragskoeffizienten Hc entsprechend komplexer ausfallen. Im weiteren Verlauf der Schleife werden dann die Hilfsparameter Xn und Xm ständig neu berechnet, bis eine konsistente Lösung gefunden ist. Aus dieser Lösung wird dann unmittelbar die Oberflächentemperatur der Kleidung Tcl berechnet.
Nach diesen Vorarbeiten wird der Wert des mittleren Votums PMV berechnet. Dabei werden zunächst die einzelnen Energieterme aufsummiert und abschließend mit dem entsprechenden Vorfaktor multipliziert. Aus dem auf diese Weise ermittelten PMV-Wert wird abschließend der PPD-Wert berechnet und als Funktionswert zurückgegeben. Function PPD (ByVal Icl As Double, ByVal M As Double, By-Val W As Double, ByVal T As Double, ByVal TR As Double, ByVal RH As Double) As Double
Abschließend ist ein möglicher Algorithmus zur Berechnung der Regelparameter dargestellt. Auch dieser Algorithmus ist in der Programmiersprache Visual Basic ausgeführt. Dieser Algorithmus nimmt Schätzwerte für den Energieumsatz M sowie Meßwerte für die Lufttemperatur T, die Strahlungstemperatur TR und die relative Luftfeuchtigkeit RH entgegen. Rückgabewerte sind dabei neue Sollwerte für die Temperatur ST und die Luftfeuchtigkeit SF.
Zunächst wird aus dem aktuellen Systemdatum ein Schätzwert für den Isolationswert der Kleidung berechnet, wobei angenommen wird, daß der zu klimatisierende Raum 1 ein Büroraum ist. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Kleidung im Sommer entsprechend leichter als im Winter ist. Anschließend wird aus dem Energieumsatz M die abgegebene mechanische Leistung W berechnet, wobei wiederum von einem Büroraum ausgegangen wird. Es werden die in metabolischen Einheiten angegebenen Werte für M und W in SI-Einheiten umgerechnet. In der Folge wird eine Schleife acht mal durchlaufen, in der in einem vorgegebenen parametrischen Abstand die gemessenen Werte für die Temperatur T und die Luftfeuchtigkeit RH PPD-Werte berechnet werden. Diese werden in einem Feld V gespeichert und anschließend der höchste Wert gesucht. Das gesamte zweidimensionale parametrische Feld, über das diese Berechnung erfolgt, wird dann derart halbiert, daß der gefundene höhere PPD-Wert aus diesem Parameterfeld herausfällt. Nach Abschluß aller Schleifendurchläufe ist der optimale Parametersatz gefunden, bei dem der PPD-Wert minimal ist. Dabei ist die Nebenbedingung berücksichtigt, daß diese Parameter innerhalb vorgegebener Grenzen von den entsprechenden Meßwerten entfernt sein dürfen. Auf diese Weise werden technisch nicht erreichbare Ergebnisse für diese Parameter ausgeschlossen. Diese Parameter werden dann als Sollwerte ST und SF an die aufrufende Funktion zurückgegeben. Mit diesen Sollwerten kann anschließend eine bekannte Regelung für die Temperatur und Luftfeuchtigkeit in betonter Weise realisiert werden. Sub S (ByRef ST As Double, ByRef SF As Double, ByVal M As Double, By Val T As Double, ByVal TR As Double, ByVal RH As Double)
Bezugszeichenliste

1: Raum
2: Person
3: Heizung
4: Klimagerät
5: Stellmittel
6: Temperatursensor
7: Strahlungssensor
8: Feuchtigkeitssensor
9: Wertgeber
10: erste Recheneinheit
11: Ausgang
12: zweite Recheneinheit
13: Ausgang
14: Temperaturregler
15: Feuchtigkeitsregler
16: Ventil
17: Wand
18: Leitung
19: Klimagerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006037127 B4 [0001]

Claims

Verfahren zum Regeln des Klimas eines Raumes (1), wobei die relative Luftfeuchtigkeit erfaßt und geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Lufttemperatur erfaßt wird, die die Regelung der relativen Luftfeuchtigkeit beeinflußt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung zusätzlich von Schätzwerten für den mittleren Isolationswert der Kleidung und/oder des mittleren Energieumsatzes von Personen (2), die sich im Raum (1) aufhalten, beeinflußt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schätzwert für den mittleren Isolationswert der Kleidung der Person (2) vom aktuellen Datum und/oder eine Außentemperatur beeinflußt ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittleres Votum für das menschliche Temperaturempfinden und/oder ein daraus abgeleiteter Wert berechnet wird, um das Klima im Raum (1) zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Votum für das menschliche Temperaturempfinden und/oder der daraus abgeleitete Wert auch für relative Luftfeuchtigkeiten und/oder Temperaturen berechnet wird, die innerhalb einer vorgegebenen Umgebung von den entsprechenden Meßwerten liegen, wobei die dabei ermittelten Werte die Regelung beeinflussen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Umgebung von den Meßwerten mindestens eine Grenze aufweist, die sich aus technischen Limits von Heiz-, Kühl- und/oder Entfeuchtungsvorrichtungen ergeben, die von der Regelung beeinflußt werden.
Vorrichtung zum Regeln eines Klimas eines Raumes (1), wobei die Vorrichtung mindestens einen Feuchtigkeitssensor (8) zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit, mindestens ein Stellmittel (5) zur Beeinflussung der relativen Luftfeuchtigkeit und mindestens eine Regelvorrichtung (15) aufweist, die mit dem mindestens einen Stellmittel (5) in Wirkverbindung steht und von dem mindestens einen Feuchtigkeitssensor (8) beeinflußt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem mindestens einen Temperatursensor (6, 7) aufweist, und die Regelvorrichtung (15) von dem mindestens einen Temperatursensor (6, 7) beeinflußt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (15) mit mindestens einem Wertgeber (9) in Wirkverbindung steht, der einen Schätzwert für den mittleren Isolationswert der Kleidung und/oder des mittleren Energieumsatzes von Personen (2), die sich im Raum (1) aufhalten, abgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Wertgeber (9) einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (15) Rechenmittel (10, 12) aufweist, um aus der gemessenen Temperatur und der gemessenen relativen Luftfeuchtigkeit sowie den Schätzwerten des Wertgebers (9) ein Ist-Votum zur Beurteilung des Klimas im Raum (1) zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ist-Votum das menschliche Temperaturempfinden oder den mittleren Anteil vom mit dem Klima zufriedenen oder unzufriedenen Personen wiedergibt.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens eine Heiz- (3) und/oder Kühlvorrichtung (4) aufweist, die von der Regelvorrichtung (14) beeinflußt ist, welche wiederum das Ist-Votum oder eine daraus abgeleitete Größe berücksichtigt.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel (5) mindestens eine Wand (17) aufweisen, entlang der Wasser herabfließen kann, welches mit mindestens einem Klimagerät (19) in thermischem Kontakt steht.