DE102013114603A1 - Heat recovery for ventilation systems - Google Patents
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Abstract
Um die Regelung des Betriebs der Pumpe (8) in einer Wärmerückgewinnungsanlage (1) weniger aufwendig zu gestalten, wird vorgeschlagen, statt Luftmengen-, Durchflußmengen- und Wärmemengenmessungen lediglich Temperaturmessungen vorzunehmen und die Regelung auf dieser Basis auszuführen.In order to make the control of the operation of the pump (8) in a heat recovery system (1) less expensive, it is proposed to make only temperature measurements instead of air flow, Durchflußmengen- and heat quantity measurements and to carry out the control on this basis.
Description
Die Erfindung betrifft eine Wärmerückgewinnungsanlage für eine raumlufttechnische Anlage oder artverwandte Anwendungen. The invention relates to a heat recovery system for a ventilation system or related applications.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Wärmerückgewinnungsanlage mit einem in einem Abluftstrom eingebauten ersten Wärmetauscher und mit einem in einem Zuluftstrom eingebauten zweiten Wärmetauscher, mit einem den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher zu einem Kreislaufverbundsystem verbindenden Rohrsystem zur Aufnahme eines flüssigen Wärmeträgers, mit einer Pumpe zur Zirkulation des Wärmeträgers in dem Kreislaufverbundsystem, mit einer Anzahl Meßsensoren zum Erfassen von Meßwerten wenigstens eines Betriebsparameters der Wärmerückgewinnungsanlage, und mit einer Regeleinheit zur Regelung des Betriebs der Pumpe auf der Grundlage eines Vergleiches eines unter Verwendung der erfaßten Meßwerte gewonnenen Istwertes mit einem Sollwert. In particular, the invention relates to a heat recovery system with a first heat exchanger installed in an exhaust air stream and with a second heat exchanger installed in a supply air stream, with a pipe system connecting the first heat exchanger and the second heat exchanger to a circulatory system for receiving a liquid heat carrier, with a pump for circulating the A heat transfer medium in the circulatory system, comprising a number of measuring sensors for acquiring measured values of at least one operating parameter of the heat recovery system, and a control unit for controlling the operation of the pump on the basis of a comparison of an actual value obtained using the detected measured values with a desired value.
Raumlufttechnische Anlagen, insbesondere Lüftungsanlagen, mit Wärmerückgewinnung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei der Wärmerückgewinnung wird die Abwärme bzw. Kühle der verbrauchten Luft (Abluft) genutzt, um frische Luft (Zuluft) im Winter aufzuwärmen bzw. im Sommer zu kühlen. Die Wärmeübertragung von dem Abluftstrom auf den Zuluftstrom erfolgt dabei entweder direkt über die Trennwand eines Wärmetauschers oder indirekt über ein als Wärmeträger dienendes in der Regel flüssiges Zwischenmedium. In Kreislaufverbundsystemen mit zwei Wärmetauschern, die jeweils im Abluftstrom und im Zuluftstrom eingebaut sind, zirkuliert das Zwischenmedium in einem Rohrsystem oder dergleichen zwischen den Wärmetauschern. Zum Umwälzen des Wärmeträgers kommt in der Regel eine zwischen den beiden Wärmetauschern angeordnete Pumpe zum Einsatz. Bei den Wärmetauschern handelt es sich zumeist um Lamellenwärmetauscher. Bei dem Wärmeträger handelt es sich oftmals um eine Salz-Wasser-Lösung bzw. um ein als Kühlflüssigkeit dienendes Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch, das auch als Sole bezeichnet wird, beispielsweise ein Wasser-Glykol-Gemisch, welches dazu dient, den Gefrierpunkt herabzusetzen. Ventilation systems, in particular ventilation systems, with heat recovery are known from the prior art. During heat recovery, the waste heat or coolness of the used air (exhaust air) is used to warm up fresh air (supply air) in winter or to cool it in summer. The heat transfer from the exhaust air flow to the supply air flow takes place either directly via the partition wall of a heat exchanger or indirectly via serving as a heat carrier usually liquid intermediate medium. In circulating composite systems with two heat exchangers, which are installed in the exhaust air flow and in the supply air flow, the intermediate medium circulates in a pipe system or the like between the heat exchangers. For circulating the heat carrier is usually arranged between the two heat exchangers pump used. The heat exchangers are mostly finned heat exchangers. The heat carrier is often a salt-water solution or serving as a coolant liquid water-antifreeze mixture, which is also referred to as brine, for example, a water-glycol mixture, which serves to reduce the freezing point.
Die Menge des zu pumpenden Wärmeträgers wird bei modernen Wärmerückgewinnungsanlagen mit Hilfe einer Regelstrecke automatisch in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsparametern der Wärmerückgewinnungsanlage geregelt. Mit anderen Worten erfolgt die Regelung des Pumpenbetriebs mit Hilfe einer Regeleinheit auf der Grundlage eines Soll-Istwert-Vergleiches. Dabei wird ein unter Verwendung bestimmter Betriebsparameter-Meßwerte gewonnener Istwert mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Wichtige Betriebsparameter sind hierbei u. a. die strömenden Luftmengen und die Volumenströme des Wärmeträgers. The amount of heat transfer medium to be pumped is automatically controlled in modern heat recovery systems using a controlled system as a function of certain operating parameters of the heat recovery system. In other words, the regulation of the pump operation takes place with the aid of a control unit on the basis of a desired-actual value comparison. In this case, an actual value obtained using certain operating parameter measured values is compared with a predetermined desired value. Important operating parameters are u. a. the flowing air volumes and the volume flows of the heat carrier.
Von Nachteil ist jedoch, daß zum Erfassen dieser Meßwerte aufwendige Meßapparaturen, insbesondere Meßsensoren zur Luftmengen-, Durchflußmengen- und Wärmemengenmessung, erforderlich sind. Es liegt in der Natur der Sache, daß diese Sensoren verschmutzungs- und vor allem bei aggressiven Medien auch ausfallanfällig sind. Die Meßapparaturen werden daher zum Beispiel aus Edelstahl gefertigt und sind entsprechend teuer. The disadvantage, however, is that consuming measuring devices, in particular measuring sensors for measuring the amount of air, flow rate and heat quantity, are required to acquire these measured values. It is in the nature of things that these sensors pollution and especially with aggressive media are susceptible to failure. The measuring apparatuses are therefore made of stainless steel, for example, and are correspondingly expensive.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wärmerückgewinnungsanlage bereitzustellen, bei der die Regelung des Betriebs der Pumpe weniger aufwendig ist. An object of the present invention is to provide a heat recovery system in which the control of the operation of the pump is less expensive.
Diese Aufgabe wird durch eine Wärmerückgewinnungsanlage nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die im Folgenden im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anlage erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt. This object is achieved by a heat recovery system according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims. The advantages and embodiments explained below in connection with the system according to the invention also apply mutatis mutandis to the method according to the invention and vice versa.
Um die Regelung des Betriebs der Pumpe in einer Wärmerückgewinnungsanlage weniger aufwendig zu gestalten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, statt Luftmengen-, Durchflußmengen- und Wärmemengenmessungen lediglich Temperaturmessungen vorzunehmen und die Regelung auf dieser Basis auszuführen. In order to make the control of the operation of the pump in a heat recovery system less expensive, the invention proposes to make only temperature measurements instead of air flow, Durchflußmengen- and heat quantity measurements and to carry out the control on this basis.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß es allein mit Hilfe von einfachen Temperaturmessungen, nämlich mit Hilfe einer Lufttemperaturmessung und einer Wärmeträgertemperaturmessung, möglich ist, den Betrieb der Pumpe in der für ein ordnungsgemäßes Arbeiten der Wärmerückgewinnungsanlage gewünschten Art und Weise automatisch zu regeln, ohne daß hierfür ein aufwendiges Erfassen von Luft-, Durchfluß- und Wärmemengen erforderlich ist. The invention is based on the surprising realization that it is possible solely by means of simple temperature measurements, namely with the aid of an air temperature measurement and a heat transfer temperature measurement, to automatically regulate the operation of the pump in the manner required for proper functioning of the heat recovery system, without that this requires a complicated detection of air, flow and heat quantities.
Die Regelung der Pumpe erfolgt erfindungsgemäß auf der Grundlage eines Vergleiches eines ausschließlich unter Verwendung der erfaßten Temperatur-Meßwerte ermittelten Istwertes mit einem vorgegebenen Sollwert und ist somit deutlich weniger aufwendig als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen. Anstelle von teuren Meßapparaturen für Luftmengen-, Durchflußmengen- und Wärmemengenmessungen können einfache und preiswerte Temperatursensoren verwendet werden. The control of the pump according to the invention is based on a comparison of an exclusively using the detected temperature measured values determined actual value with a predetermined desired value and is thus much less expensive than in the known from the prior art solutions. Instead of expensive measuring equipment for Luftmengen-, Durchflußmengen- and heat quantity measurements simple and inexpensive temperature sensors can be used.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung erwiesen, bei welcher der Istwert als Differenzwert zwischen der ermittelten Lufttemperatur und der ermittelten Wärmeträgertemperatur bestimmt wird. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich nicht einzelne gemessene Temperaturabsolutwerte, sondern ein solcher Differenzwert besonders gut als Führungsgröße für die Regelung des Pumpenbetriebs eignet. Zum Zweck der Regelung des Pumpenbetriebs wird dieser ermittelte Temperaturdifferenz-Istwert mit einem Temperaturdifferenz-Sollwert vergleichen, welcher Sollwert einem bestimmten angestrebten, vorzugsweise optimalen Betriebspunkt der Wärmerückgewinnungsanlage zugeordnet ist. Einer Wärmerückgewinnungsanlage können mehrere Betriebspunkte und damit auch mehrere Temperaturdifferenz-Sollwerte zugeordnet sein. An embodiment of the invention has proved to be particularly advantageous in which the actual value is determined as a difference value between the determined value Air temperature and the determined heat carrier temperature is determined. Surprisingly, it has been found that not individual measured absolute temperature values, but such a difference value is particularly well suited as a reference variable for the regulation of the pump operation. For the purpose of regulating the pump operation, this ascertained temperature difference actual value is compared with a temperature difference set value, which set value is assigned to a specific desired, preferably optimal operating point of the heat recovery system. A heat recovery system can be assigned several operating points and thus also a plurality of temperature difference setpoints.
Ganz besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der einerseits die Lufttemperatur des Abluftstromes und andererseits die Wärmeträgertemperatur des den ersten Wärmetauscher verlassenden bzw. des dem zweiten Wärmetauscher zugeführten Wärmeträgers verwendet werden, um den Differenzwert zu bestimmen. Besonders bei Verwendung dieser beiden Temperaturwerte ergibt sich ein Differenzwert, der sich als Führungsgröße der Pumpenregelung sehr gut eignet, um die beiden Wärmetauscher und damit die Wärmerückgewinnungsanlage in einem optimalen Betriebspunkt zu betreiben. Wie leicht erkennbar, ist die Erfindung besonders bei aggressiver Abluft von Vorteil, da der Abluft nur ein vergleichsweise einfach zu schützender Temperatursensor ausgesetzt ist. An embodiment of the invention is particularly advantageous in which, on the one hand, the air temperature of the exhaust air stream and, on the other hand, the heat transfer medium temperature of the heat transfer medium leaving the first heat exchanger or that supplied to the second heat exchanger are used to determine the difference value. Especially when using these two temperature values results in a difference value, which is very well suited as a reference variable of the pump control to operate the two heat exchangers and thus the heat recovery system in an optimal operating point. As can easily be seen, the invention is particularly advantageous for aggressive exhaust air, since the exhaust air is exposed only to a comparatively easy to protect temperature sensor.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine schematische Darstellung einer Lüftungsanlage mit einer Wärmerückgewinnungsanlage
Die Wärmerückgewinnungsanlage
Die Wärmerückgewinnungsanlage
Der Fortluftwärmetauscher
Die Wärmerückgewinnungsanlage
Schließlich umfaßt die Wärmerückgewinnungsanlage
Die Regelung des Betriebs der Pumpe
In dem beschriebenen Beispiel beträgt der Istwert ΔT(IST) = T(ABL) – T(SOW) = 3,8K. Der Soll-Istwert-Vergleich erfolgt mit einem vorgegebenen Sollwert ΔT(SOLL) = 4,5K für einen aktuell gewählten optimalen Betriebspunkt der Wärmerückgewinnungsanlage
Somit wird ein im wesentlichen von betrieblichen Kenngrößen der Wärmerückgewinnungsanlage
Die Regelung des Pumpenbetriebs und damit die Regelung der umzuwälzenden Wärmeträgermenge erfolgt vorzugsweise vollautomatisch durch die Regeleinheit
Erhöht sich die Luftmenge der Abluft
Verringert sich hingegen die Luftmenge der Abluft
Das Istwert-Bestimmungsmittel
Die Erfindung ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann die Wärmerückgewinnungsanlage
Wird die erfindungsgemäße Wärmerückgewinnungsanlage
Solange es sich bei dem einen Temperaturmeßwert um eine Lufttemperatur und bei dem anderen Temperaturmeßwert um eine Wärmeträgertemperatur handelt, können in weiteren Ausführungsformen der Erfindung statt der Ablufttemperatur T(ABL) und der Austrittstemperatur T(SOW) des Wärmeträgers auch andere Temperaturmeßwerte für die Bestimmung des Temperaturdifferenz-Istwertes ΔT(IST) und damit für die Regelung des Pumpenbetriebs verwendet werden. As long as the one temperature measurement value is an air temperature and the other temperature measurement value is a heat carrier temperature, other embodiments of the invention may use other temperature measurement values for the determination of the temperature difference instead of the exhaust air temperature T (ABL) and the outlet temperature T (SOW) of the heat transfer medium Actual value ΔT (IST) and thus used for controlling the pump operation.
Beispielsweise eignet sich ein weiterer Differenzwert ΔT’ = T(FOR) – T(SOK) als Führungsgröße für die Regelung des Pumpenbetriebs, der den Temperaturunterschied zwischen der Fortlufttemperatur T(FOR) einerseits und der Temperatur T(SOK) des Wärmeträgers beim Eintritt in den Fortluftwärmetauscher
Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, die gemessenen Temperaturwerte T und/oder die daraus ermittelten Differenzwerte ΔT und/oder ΔT’ miteinander zu vergleichen und/oder miteinander zu verrechnen, insbesondere Differenzwerte daraus zu ermitteln, um einen geeigneten Istwert für einen entsprechenden Soll-Istwert-Vergleich zur Regelung des Betriebs der Pumpe
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln. als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All features set forth in the description, the appended claims and the drawings may be considered individually. as well as in any combination with each other essential to the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wärmerückgewinnungsanlage heat recovery system
- 22
- Abluft exhaust
- 33
- Hörsaal, Raum Lecture hall, room
- 44
- Fortluftwärmetauscher Exhaust air heat exchanger
- 55
- Zuluft supply air
- 66
- Außenluftwärmetauscher Outdoor air heat exchanger
- 77
- Rohrsystem pipe system
- 88th
- Pumpe pump
- 99
- Fortluft Exhaust air
- 10 10
- (frei) (free)
- 11 11
- Außenluft outside air
- 12 12
- (frei) (free)
- 13 13
- Lufttemperatursensor Air temperature sensor
- 14 14
- Wärmeträgertemperatursensor Heat carrier temperature sensor
- 15 15
- Regeleinheit control unit
- 16 16
- Hydraulikschrank hydraulic cabinet
- 17 17
- Signalerzeugungsmittel Signal generation means
- 18 18
- Soll-Istwert-Vergleichsmittel Target actual value comparison means
- 19 19
- Istwert-Bestimmungsmittel Actual value determination means
Claims (4)
Priority Applications (1)
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DE102013114603.1A DE102013114603A1 (en) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Heat recovery for ventilation systems |
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Publications (1)
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DE102013114603A1 true DE102013114603A1 (en) | 2015-06-25 |
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DE102013114603.1A Withdrawn DE102013114603A1 (en) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Heat recovery for ventilation systems |
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- 2013-12-20 DE DE102013114603.1A patent/DE102013114603A1/en not_active Withdrawn
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