DE102015203806A1

DE102015203806A1 - Verfahren zum Betreiben einer Lüftungseinrichtung für einen Raum sowie entsprechende Lüftungseinrichtung

Info

Publication number: DE102015203806A1
Application number: DE102015203806.8A
Authority: DE
Inventors: Johannes Meissner
Original assignee: Maico Elektroapparate Fabrik GmbH
Current assignee: Maico Elektroapparate Fabrik GmbH
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-09-08
Also published as: EP3098527A1; EP3098527B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lüftungseinrichtung für einen Raum, wobei während eines Lüftungsvorgangs mittels der Lüftungseinrichtung dem Raum Abluft mit einem bestimmten Abluftmassenstrom entnommen wird und/oder der Außenumgebung Außenluft mit einem bestimmten Außenluftmassenstrom entnommen und in Form von Zuluft dem Raum zugeführt wird, wobei eine Abluftrelativfeuchte und eine Ablufttemperatur der Abluft sowie eine Außenlufttemperatur der Außenluft gemessen werden. Dabei ist vorgesehen, dass aus der Abluftrelativfeuchte, der Ablufttemperatur sowie einer angenommenen Außenluftrelativfeuchte ein Außenlufttemperaturgrenzwert bestimmt wird, wobei der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom erhöht werden/wird, wenn die Abluftrelativfeuchte einen Abluftrelativfeuchtegrenzwert übersteigt und die Außenlufttemperatur kleiner als der Außenlufttemperaturgrenzwert ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Lüftungseinrichtung für einen Raum.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lüftungseinrichtung für einen Raum, wobei während eines Lüftungsvorgangs mittels der Lüftungseinrichtung dem Raum Abluft mit einem bestimmten Abluftmassenstrom entnommen wird und/oder der Außenumgebung Außenluft mit einem bestimmten Außenluftmassenstrom entnommen und in Form von Zuluft dem Raum zugeführt wird, wobei eine Abluftrelativfeuchte und eine Ablufttemperatur der Abluft sowie eine Außenlufttemperatur der Außenluft gemessen werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Lüftungseinrichtung.
Die Lüftungseinrichtung dient vorzugsweise dem Lüften und/oder Klimatisieren des Raums. Der Raum ist beispielsweise ein Wohnraum, kann jedoch selbstverständlich auch anderer Natur sein. Insbesondere ist unter dem Raum nicht lediglich ein einzelnes Zimmer zu verstehen, wenngleich dies selbstverständlich der Fall sein kann. Bevorzugt beschreibt der Raum ganz allgemein ein Luftvolumen. Dieses kann in einem einzigen Zimmer eines Gebäudes beziehungsweise Hauses vorliegen oder sich alternativ auf mehrere Zimmer, insbesondere das ganze Gebäude, verteilen.
Die Lüftungseinrichtung kann als dezentrale Lüftungseinrichtung oder als zentrale Lüftungseinrichtung ausgestaltet sein beziehungsweise Bestandteil einer dezentralen Lüftungsanlage oder einer zentralen Lüftungsanlage sein. Die Lüftungseinrichtung kann dabei dem Abführen von Abluft aus dem Raum, dem Zuführen von Zuluft in den Raum oder sowohl dem Abführen von Abluft als auch dem Zuführen von Zuluft dienen. Ist die Lüftungseinrichtung in Betrieb, wird also der Lüftungsvorgang durchgeführt, so wird dem Raum Abluft mit dem bestimmten Abluftmassenstrom entnommen. Die Abluft wird nachfolgend vorzugsweise in Form von Fortluft der Außenumgebung zugeführt. Zusätzlich oder alternativ wird der Außenumgebung Außenluft entnommen, wobei dies mit dem bestimmten Außenluftmassenstrom erfolgt. Anschließend wird die Außenluft in Form der Zuluft dem Raum zugeführt.
Die Luft in dem Luftstrom aus dem Raum bis hin zu der Lüftungseinrichtung wird insoweit als Abluft bezeichnet, während die von der Lüftungseinrichtung in Richtung der Außenumgebung abgeführte Luft Fortluft genannt wird. Die Luft in dem Luftstrom von der Außenumgebung zu der Lüftungseinrichtung wird gemäß Vorstehendem als Außenluft bezeichnet, während die Luft in dem Luftstrom von der Lüftungseinrichtung in den Raum hinein Zuluft genannt wird. In dem Raum vorliegende Luft kann als Raumluft bezeichnet werden.
Die von der Lüftungseinrichtung der Außenumgebung zugeführte Fortluft weist einen bestimmten Fortluftmassenstrom auf, welcher vorzugsweise dem Abluftmassenstrom entspricht. Umgekehrt erfolgt das Zuführen der Zuluft von der Lüftungseinrichtung in den Raum mit einem bestimmten Zuluftmassenstrom, welcher bevorzugt dem Außenluftmassenstrom entspricht. Der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom werden anhand wenigstens eines Parameters bestimmt und an der Lüftungseinrichtung eingestellt.
Die Lüftungseinrichtung weist vorzugsweise wenigstens eine Luftfördereinrichtung, insbesondere einen Ventilator, auf. Mithilfe der Luftfördereinrichtung wird dem Raum die Abluft oder der Außenumgebung die Außenluft entnommen. Selbstverständlich können mehrere Luftfördereinrichtungen vorgesehen sein, wobei beispielsweise mittels einer ersten der Luftfördereinrichtungen dem Raum Abluft und mittels einer zweiten der Luftfördereinrichtungen der Außenumgebung Außenluft entnommen wird.
Die Luftfördereinrichtung beziehungsweise die Luftfördereinrichtungen werden nun derart eingestellt, dass der bestimmte Abluftmassenstrom und/oder der bestimmte Außenluftmassenstrom vorliegen. Beispielsweise ist zu diesem Zweck eine Steuerung und/oder Regelung der Luftfördereinrichtung vorgesehen, wobei insbesondere eine Drehzahl der wenigstens einen Luftfördereinrichtung als Stellgröße dient.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Lüftungseinrichtung für einen Raum vorzuschlagen, welcher gegenüber dem Stand der Technik Vorteile aufweist, insbesondere ein zuverlässiges Entfeuchten des Raums ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass aus der Abluftrelativfeuchte, der Ablufttemperatur sowie einer angenommenen Außenluftrelativfeuchte ein Außenlufttemperaturgrenzwert bestimmt wird, wobei der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom erhöht werden/wird, wenn die Abluftrelativfeuchte einen Abluftrelativfeuchtegrenzwert übersteigt und die Außenlufttemperatur kleiner als der Außenlufttemperaturgrenzwert ist.
Zur Durchführung des Verfahrens werden die Abluftrelativfeuchte sowie die Ablufttemperatur der Abluft gemessen. Zudem wird die Außenlufttemperatur der Außenluft bestimmt, insbesondere gemessen. Die Abluftrelativfeuchte entspricht der relativen Luftfeuchtigkeit der dem Raum entnommenen Abluft beziehungsweise der relativen Luftfeuchtigkeit der in dem Raum vorliegenden Raumluft. Die Ablufttemperatur ist analog hierzu die Temperatur der dem Raum entnommenen Abluft oder die Temperatur der in dem Raum vorliegenden Raumluft.
Die Außenluftrelativfeuchte wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens festgelegt oder abgeschätzt. Beispielsweise ist die Außenluftrelativfeuchte an der Lüftungseinrichtung einstellbar, insbesondere ab Werk oder durch einen Benutzer der Lüftungseinrichtung. Insoweit ist die Außenluftrelativfeuchte ein konstanter Wert, welcher manuell vorgegeben werden kann. Alternativ kann die Außenluftrelativfeuchte selbstverständlich abgeschätzt oder gemessen werden. Die Abluftrelativfeuchte, die Ablufttemperatur sowie die Außenluftrelativfeuchte werden nun in Form des Außenlufttemperaturgrenzwerts zusammengefasst. Der Außenlufttemperaturgrenzwert ist insoweit eine Funktion aus der Abluftrelativfeuchte, der Ablufttemperatur und der Außenluftrelativfeuchte.
Bei hohen Raumluftrelativfeuchten und niedrigen Außentemperaturen kann es zu Kondensatbildung an kalten Stellen, insbesondere an kalten Außenwänden, des Raums kommen. Weiterhin wird eine zu hohe Raumluftrelativfeuchte als stickig empfunden. Ein Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es insoweit, die Raumluftrelativfeuchte beziehungsweise die Abluftrelativfeuchte zu verringern beziehungsweise zumindest nach oben zu begrenzen.
Übersteigt nun die Abluftrelativfeuchte den Abluftrelativfeuchtegrenzwert, so ist es wünschenswert, den Abluftmassenstrom und/oder den Außenluftmassenstrom zu vergrößern, um feuchte Luft aus dem Raum abzuführen und/oder dem Raum trockene Luft zuzuführen. Entsprechend kann durch das Erhöhen des Abluftmassenstroms und/oder des Außenluftmassenstroms nur dann die Abluftrelativfeuchte und mithin die Raumluftrelativfeuchte verringert werden, wenn die Außenluftabsolutfeuchte kleiner ist als die Abluftabsolutfeuchte.
Daraus ergeben sich zwei Bedingungen, welche erfüllt sein müssen, damit der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom erhöht werden. Zum einen muss die Abluftrelativfeuchte den Abluftrelativfeuchtegrenzwert übersteigen, also größer sein als dieser. Zum anderen muss die Außenlufttemperatur kleiner sein als der Außenlufttemperaturgrenzwert, welcher aus der Abluftrelativfeuchte, der Ablufttemperatur sowie der Außenluftrelativfeuchte ermittelt wurde. Der Abluftrelativfeuchtegrenzwert ist dabei vorzugsweise an der Lüftungseinrichtung einstellbar, insbesondere ab Werk und/oder durch den Benutzer der Lüftungseinrichtung.
Das Erhöhen des Abluftmassenstroms und/oder des Außenluftmassenstroms erfolgt beispielsweise wie folgt: Zunächst wird ein Vorgabeabluftmassenstrom und/oder Vorgabeaußenluftmassenstrom ermittelt, welcher beispielsweise von dem Benutzer an der Lüftungseinrichtung eingestellt wird. Der Vorgabeabluftmassenstrom und/oder der Vorgabeaußenluftmassenstrom können sich jedoch auch im Zuge eines Automatikbetriebs der Lüftungseinrichtung ergeben, wobei sie in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter ermittelt werden.
Ausgehend von diesem Vorgabeabluftmassenstrom und/oder Vorgabeaußenluftmassenstrom erfolgt nun die Erhöhung des Abluftmassenstroms und/oder des Außenluftmassenstroms, sodass der tatsächlich an der Lüftungseinrichtung eingestellte Abluftmassenstrom größer ist als der Vorgabeabluftmassenstrom und/oder der eingestellte Außenluftmassenstrom größer ist als der Vorgabeaußenluftmassenstrom.
Gemäß den vorstehenden Ausführungen kann es vorgesehen sein, dass die Abluftrelativfeuchte mittels wenigstens eines Feuchtesensors ermittelt wird. Der Feuchtesensor kann entweder in der Lüftungseinrichtung, insbesondere in einem Abluftstrom der Lüftungseinrichtung vorgesehen sein oder alternativ in dem Raum, beabstandet von der Lüftungseinrichtung, angeordnet sein. Wie bereits vorstehend erläutert, entspricht die Abluftrelativfeuchte im Wesentlichen der Raumluftrelativfeuchte.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass bei Verwendung mehrerer Feuchtesensoren die Abluftrelativfeuchte gleich dem größten Feuchtemesswert der Feuchtesensoren gesetzt wird. Insoweit ist nicht lediglich ein einziger Feuchtesensor vorgesehen, wobei dies selbstverständlich der Fall sein kann. Die mehreren Feuchtesensoren sind beliebig angeordnet, beispielsweise befinden sich wenigstens einer der Feuchtesensoren oder alternativ mehrere Feuchtesensoren in der Lüftungseinrichtung, insbesondere in dem Abluftstrom. Zusätzlich oder alternativ können wenigstens ein weiterer Feuchtesensor, insbesondere mehrere weitere Feuchtesensoren, in dem Raum, insbesondere beabstandet von der Lüftungseinrichtung, angeordnet sein.
Jeder dieser Feuchtesensoren liefert nun einen Feuchtemesswert, welcher die an der Stelle des jeweiligen Feuchtesensors vorliegende Abluftrelativfeuchte beziehungsweise Raumluftrelativfeuchte angibt. Die Abluftrelativfeuchte, aus welcher der Außenlufttemperaturgrenzwert bestimmt wird, entspricht nun dem größten Feuchtemesswert der Feuchtesensoren.
In einem Normalbetrieb der Lüftungseinrichtung kann es vorgesehen sein, dass der Abluftmassenstrom dem Außenluftmassenstrom entspricht, dem Raum mittels der Lüftungseinrichtung also ebenso viel Luft entnommen wird, wie ihm zugeführt wird. Dies muss jedoch nicht der Fall sein. In wenigstens einer Betriebsart der Lüftungseinrichtung kann der Abluftmassenstrom von dem Außenluftmassenstrom verschieden sein, also entweder größer oder kleiner sein als dieser. Entsprechend wird dem Raum mehr Abluft entnommen als ihm Zuluft zugeführt wird oder umgekehrt. Im Extremfall kann es vorgesehen sein, dass der Abluftmassenstrom oder der Außenluftmassenstrom auf Null eingestellt wird, also in ersterem Fall dem Raum lediglich Zuluft zugeführt und in letzterem Fall dem Raum lediglich Abluft entnommen wird.
Ein von dem Abluftmassenstrom verschiedener Außenluftmassenstrom wird insbesondere dann eingestellt, wenn auf wenigstens ein geöffnetes Raumverschlusselement und/oder Gebäudeverschlusselement erkannt wird. Das Raumverschlusselement beziehungsweise Gebäudeverschlusselement ist beispielsweise eine Tür, ein Fenster oder dergleichen. Vorzugsweise liegt durch das Raumverschlusselement beziehungsweise Gebäudeverschlusselement in seinem geöffneten Zustand eine Strömungsverbindung aus dem Raum in die Außenumgebung vor, sodass entweder Luft aus dem Raum in die Außenumgebung entweichen oder aus der Außenumgebung in den Raum gelangen kann.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Außenlufttemperaturgrenzwert ϑ_AU,max anhand der Gleichung ϑ_AU,max = ϑ₁ln(x_AB) – ϑ₂ ermittelt wird, wobei ϑ₁ eine erste Temperaturgröße, x_AB eine Absolutfeuchte und ϑ₂ eine aus der angenommenen Außenluftrelativfeuchte ermittelte zweite Temperaturgröße ist.
Die erste Temperaturgröße ϑ₁ ist beispielsweise ein konstanter Wert, welcher insbesondere unveränderlich an der Lüftungseinrichtung eingestellt ist, beispielsweise ab Werk. In diesem Fall kann die erste Temperaturgröße nicht durch einen Benutzer der Lüftungseinrichtung verändert beziehungsweise eingestellt werden. Selbstverständlich kann auch dies in einer alternativen Ausgestaltung jedoch vorgesehen sein. Die erste Temperaturgröße wird beispielsweise in der Einheit °C angegeben und weist einen Wert von 10°C bis 20°C, vorzugsweise 12°C bis 16°C, bevorzugt 14°C bis 15°C oder 14°C bis 14,5°C auf. Beispielsweise hat die erste Temperaturgröße den Wert 14°C, 14,1°C, 14,2°C, 14,3°C, 14,4°C oder 14,5°C.
Die Absolutfeuchte x_AB entspricht beispielsweise der Absolutfeuchte der Abluft, insoweit also einer Abluftabsolutfeuchte. Die zweite Temperaturgröße wird aus der Außenluftrelativfeuchte ermittelt, insoweit also aus einer Funktion der Außenluftrelativfeuchte. Beispielsweise wird die zweite Temperaturgröße anhand einer mathematischen Beziehung, eines Kennfelds und/oder einer Tabelle aus der Außenluftrelativfeuchte bestimmt.
Die zweite Temperaturgröße ϑ₂ wird vorzugsweise in der Einheit °C angegeben. Sie hat beispielsweise bei einer Außenluftrelativfeuchte von 60% einen Wert zwischen 10°C und 11°C, insbesondere zwischen 10,5°C und 11°C. Bei einer Außenluftrelativfeuchte von 70% weist die zweite Temperaturgröße einen Wert von 12°C bis 14°C, insbesondere von 12,5°C bis 13,5°C auf. Beträgt die Außenluftrelativfeuchte 80%, so kann die zweite Temperaturgröße einen Wert zwischen 14°C und 15°C aufweisen, insbesondere einen Wert von 14,5°C bis 15°C.
Um sicherzustellen, dass der Außenlufttemperaturgrenzwert anhand der Gleichung ermittelt werden kann, kann es zudem vorgesehen sein, die Absolutfeuchte nach unten auf einen Wert von Null zu begrenzen. In diesem Fall kann die Gleichung als ϑ_AU,max = ϑ₁ln(max(0, x_AB)) – ϑ₂ angegeben werden. Auch eine Normalisierung der Absolutfeuchte auf eine einheitenlose Größe kann vorgesehen sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als erste Temperaturgröße ein konstanter Wert verwendet wird. Hierauf wurde bereits vorstehend hingewiesen. Die erste Temperaturgröße ist insoweit fest beziehungsweise unveränderbar in der Lüftungseinrichtung hinterlegt und kann durch den Benutzer der Lüftungseinrichtung nicht verändert werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Absolutfeuchte anhand der Beziehung x_AB = x_maxρ_AB ermittelt wird, wobei x_max eine Maximalfeuchte und ρ_AB die Abluftrelativfeuchte ist. Die in der vorstehend angegebenen Gleichung verwendete Absolutfeuchte liegt insoweit als Funktion aus der Maximalfeuchte und der Abluftrelativfeuchte vor. Die Maximalfeuchte gibt dabei die maximale absolute Feuchtigkeit an und kann insoweit auch als Maximalabsolutfeuchte bezeichnet werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Maximalfeuchte aus der Ablufttemperatur ermittelt wird, wobei die Beziehung x_max = Σa_xϑ^x _AB (mit x = 0..m) oder anders ausgedrückt
verwendet wird. Die Beziehung zur Ermittlung der Maximalfeuchte kann insoweit beliebiger Ordnung, in den zuletzt angegeben Gleichungen als m bezeichnet, sein. Beispielsweise wird eine Beziehung erster Ordnung, zweiter Ordnung oder dritter Ordnung verwendet, wobei in letzterem Fall die Beziehung als x_max = a₃ϑ³ _AB + a₂ϑ² _AB + a₁ϑ_AB + a₀ angegeben werden kann.
Die Koeffizienten werden dabei vorzugsweise derart gewählt, dass die Beziehung die Sättigungsmenge von Wasserdampf in der Luft möglichst genau wiedergibt, insbesondere in einem Einsatztemperaturbereich der Lüftungseinrichtung, welcher sich insbesondere von –20°C bis +40°C erstreckt. Beispielsweise haben die Koeffizienten folgende Werte:
a₃ = 0,000212680975552423,
a₂ = 0,0095118829163135,
a₁ = 0,260953396021405, und
a₀ = 3,71104339859367.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Temperaturgröße aus der angenommenen Außenluftrelativfeuchte mittels einer mathematischen Beziehung, einem Kennfeld und/oder einer Tabelle ermittelt wird. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. In letzterem Fall ist beispielsweise für mehrere unterschiedliche Werte der Außenluftrelativfeuchte jeweils die zweite Temperaturgröße angegeben. Aus der Tabelle wird nun beispielsweise diejenige zweite Temperaturgröße ausgelesen, für welche die in der Tabelle zugeordnete Außenluftrelativfeuchte der angenommenen Außenluftrelativfeuchte am nächsten liegt. Alternativ kann die zweite Temperaturgröße auch durch Interpolation oder Extrapolation aus der Tabelle bestimmt werden, beispielsweise durch lineare Interpolation.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom erst dann erhöht werden/wird, wenn die Außenlufttemperatur um eine Aktivierungstemperaturdifferenz kleiner als der Außenlufttemperaturgrenzwert ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es also nicht ausreichend, wenn die Außenlufttemperatur kleiner ist als der Außenlufttemperaturgrenzwert. Vielmehr muss zwischen der Außenlufttemperatur und dem Außenlufttemperaturgrenzwert zum indest die Aktivierungstemperaturdifferenz vorliegen.
Entspricht die Außenlufttemperatur dem Außenlufttemperaturgrenzwert zumindest im Wesentlichen, so kann davon ausgegangen werden, dass die in der Außenumgebung vorliegende Luft eine ähnliche Absolutfeuchte aufweist wie die Abluft beziehungsweise Raumluft. Entsprechend kann auch durch das Erhöhen des Abluftmassenstroms beziehungsweise des Außenluftmassenstroms keine Verringerung der Luftfeuchtigkeit in dem Raum erzielt werden. Ist jedoch die Außenlufttemperatur mindestens um die Aktivierungstemperaturdifferenz kleiner als der Außenlufttemperaturgrenzwert, so kann davon ausgegangen werden, dass die Außenluft trockener ist als die Abluft beziehungsweise Raumluft.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom wieder verringert werden/wird, wenn die Abluftrelativfeuchte einen Abluftrelativfeuchtegrenzwert um eine bestimmte Deaktivierungsfeuchtedifferenz unterschreitet. Wie bereits eingangs erwähnt, ist es das Ziel des Verfahrens, die Luftfeuchtigkeit in dem Raum zu verringern. Entsprechend werden der Abluftmassenstrom beziehungsweise der Außenluftmassenstrom erhöht, wenn die Abluftrelativfeuchte den Abluftrelativfeuchtegrenzwert übersteigt und zudem die Außenlufttemperatur kleiner als der Außenlufttemperaturgrenzwert ist.
Kann durch dieses Erhöhen die Luftfeuchtigkeit in dem Raum beziehungsweise die Abluftrelativfeuchte ausreichend verringert werden, so können der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom wieder verringert werden, insbesondere auf ihren jeweiligen Ausgangswert, den sie vor dem Erhöhen aufwiesen. Beispielsweise entspricht in diesem Fall der Abluftmassenstrom dem vorstehend erwähnten Vorgabeabluftmassenstrom und der Außenluftmassenstrom dem Vorgabeaußenluftmassenstrom. Um sicherzugehen, dass tatsächlich die Luftfeuchtigkeit in dem Raum verringert wurde, wird die Deaktivierungsfeuchtedifferenz vorgegeben, welche von Null verschieden ist, insbesondere mindestens 2 Prozentpunkte, mindestens 4 Prozentpunkte, mindestens 6 Prozentpunkte, mindestens 8 Prozentpunkte oder mindestens 10 Prozentpunkte beträgt.
Weiterhin kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Außenlufttemperaturgrenzwert periodisch ermittelt wird, wobei der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom wieder verringert werden/wird, wenn die Außenlufttemperatur größer oder gleich dem Außenlufttemperaturgrenzwert ist. Während die Lüftungseinrichtung mit dem erhöhten Abluftmassenstrom und/oder Außenluftmassenstrom betrieben wird, können sich die Bedingungen in der Außenumgebung ändern. Hierauf soll adäquat reagiert werden, indem der Außenlufttemperaturgrenzwert und die Außenlufttemperatur periodisch neu bestimmt werden.
So soll der Abluftmassenstrom beziehungsweise der Außenluftmassenstrom wieder verringert werden, insbesondere auf den Vorgabeabluftmassenstrom beziehungsweise den Vorgabeaußenluftmassenstrom, wenn die Luftfeuchtigkeit in dem Raum durch den erhöhten Abluftmassenstrom beziehungsweise Außenluftmassenstrom nicht mehr verringert werden kann, weil die in der Außenumgebung vorliegende, nunmehr veränderte Luftfeuchtigkeit zumindest ähnlich der in dem Raum vorliegenden Luftfeuchtigkeit ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom nur dann erhöht werden, wenn eine Winterbetriebsart an der Lüftungseinrichtung eingestellt ist. An der Lüftungseinrichtung können insoweit mehrere unterschiedliche Betriebsarten eingestellt werden, beispielsweise eine Sommerbetriebsart und die Winterbetriebsart. Das Einstellen kann vorzugsweise durch den Benutzer der Lüftungseinrichtung erfolgen. Zu diesem Zweck sind beispielsweise geeignete Eingabemittel vorgesehen. Die in dem Raum vorliegende Luftfeuchtigkeit beziehungsweise die Abluftrelativfeuchte kann besonders effizient bei kalter und mithin trockener Außenluft erfolgen. Diese liegt insbesondere im Winter vor. Im Sommer dagegen ist die Außenluft üblicherweise aufgrund der höheren Temperatur feuchter, sodass das Verringern der Luftfeuchtigkeit in dem Raum nicht so effizient erfolgen kann wie im Winter.
Es kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von einer momentanen Jahreszeit zwischen einer Sommerbetriebsart und der Winterbetriebsart umgeschaltet wird. Die momentane Jahreszeit wird beispielsweise mittels einer Uhr der Lüftungseinrichtung ermittelt oder von einer Zentralstelle vorgegeben.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass aus der Abluftrelativfeuchte ein Sollabluftmassenstrom und/oder ein Sollaußenluftmassenstrom ermittelt werden/wird und der Abluftmassenstrom auf den Sollabluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom auf den Sollaußenluftmassenstrom eingestellt werden/wird. Insoweit wird aus der Abluftrelativfeuchte beziehungsweise der Raumluftrelativfeuchte nicht lediglich ermittelt, ob der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom erhöht werden sollen. Vielmehr findet die Abluftrelativfeuchte direkt Eingang in den Sollabluftmassenstrom beziehungsweise den Sollaußenluftmassenstrom.
Der Sollabluftmassenstrom beziehungsweise der Sollaußenluftmassenstrom liegt also als Funktion von der Abluftrelativfeuchte vor. Beispielsweise ist es dabei vorgesehen, dass bei einem ersten Wert der Abluftrelativfeuchte der Sollabluftmassenstrom auf einen ersten Sollabluftmassenstrom und/oder der Sollaußenluftmassenstrom auf einen ersten Sollaußenluftmassenstrom gesetzt werden. Weist die Abluftrelativfeuchte dagegen einen zweiten Wert auf, welcher größer ist als der erste Wert, so soll der Sollabluftmassenstrom auf einen zweiten Sollabluftmassenstrom und/oder der Sollaußenluftmassenstrom auf einen zweiten Sollaußenluftmassenstrom gesetzt werden, wobei der zweite Sollabluftmassenstrom größer ist als der erste Sollabluftmassenstrom beziehungsweise der zweite Sollaußenluftmassenstrom größer ist als der erste Sollaußenluftmassenstrom.
Besonders bevorzugt wird ein fester Zusammenhang zwischen Werten der Abluftrelativfeuchte einerseits und dem Sollabluftmassenstrom und/oder dem Sollaußenluftmassenstrom andererseits definiert. Beispielsweise ist hierbei eine lineare Beziehung vorgesehen. Alternativ können selbstverständlich auch Beziehungen höherer oder niedriger Ordnung herangezogen werden.
Werden gemäß den vorstehenden Ausführungen ein Vorgabeabluftmassenstrom und/oder ein Vorgabeaußenluftmassenstrom bestimmt, so wird beispielsweise aus dem Vorgabeaußenluftmassenstrom und dem Sollaußenluftmassenstrom der größere Wert ausgewählt und an der Lüftungseinrichtung der Außenluftmassenstrom auf diesen eingestellt. Zusätzlich oder alternativ kann für den Vorgabeabluftmassenstrom und den Sollabluftmassenstrom verfahren werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Sollabluftmassenstrom und/oder der Sollaußenluftmassenstrom umso höher gewählt werden/wird, je höher die Abluftrelativfeuchte ist. Hierauf wurde vorstehend bereits eingegangen. Das Ermitteln des Sollabluftmassenstroms und/oder der Sollaußenluftmassenstroms kann mittels einer mathematischen Beziehung, eines Kennfelds und/oder einer Tabelle bestimmt werden, insbesondere aus der Abluftrelativfeuchte.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abluft und/oder Zuluft zum Temperieren durch einen Wärmeübertrager beziehungsweise Wärmetauscher geführt werden. Der Wärmeübertrager ist insoweit dazu vorgesehen, der Abluft Wärme zu entnehmen und/oder der Zuluft Wärme zuzuführen. Besonders bevorzugt werden sowohl die Abluft als auch die Zuluft durch den Wärmeübertrager geführt, sodass die der Abluft entnommene Wärme zum Temperieren, insbesondere Erwärmen, der Zuluft verwendet werden kann. Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, lediglich einen Teil der Abluft und/oder lediglich einen Teil der Zuluft durch den Wärmeübertrager zu führen, bevorzugt ist dies jedoch für die gesamte Abluft beziehungsweise die gesamte Zuluft der Fall.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Wärmeübertrager ein Enthalpietauscher verwendet wird. Während selbstverständlich der Wärmeübertrager als sensibler Wärmeübertrager ausgeführt sein kann, ist es besonders vorteilhaft, wenn er als Enthalpietauscher vorliegt. Der Enthalpietauscher weist ebenso wie der sensible Wärmeübertrager Mittel zum Übertragen von Wärme, insbesondere von der Abluft auf die Zuluft, auf. Zusätzlich verfügt der Enthalpietauscher jedoch über Mittel, mittels welchen Feuchtigkeit ausgetauscht, insbesondere von der Abluft auf die Zuluft übertragen werden kann.
Zu diesem Zweck ist in dem Enthalpietauscher beispielsweise zur fluidtechnischen Trennung der Zuluft von der Abluft eine Folie beziehungsweise Membran vorgesehen, durch welche Wasserdampf hindurchdiffundieren kann, beispielsweise aufgrund von Osmose. Die Folie beziehungsweise Membran besteht beispielsweise aus einem Polymer.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom während einer Intensivlüftungsbetriebsart erhöht sind. Normalerweise wird also die Lüftungseinrichtung beispielsweise in einer Normalbetriebsart betrieben. Sobald festgestellt wird, dass die Abluftrelativfeuchte den Abluftrelativfeuchtegrenzwert übersteigt und die Außenlufttemperatur kleiner als der Außenlufttemperaturgrenzwert ist, wird in die Intensivlüftungsbetriebsart gewechselt, insbesondere aus der Normalbetriebsart.
In der Intensivlüftungsbetriebsart werden der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom erhöht, beispielsweise erfolgt das Erhöhen mit oder kurz nach dem Umschalten in die Intensivlüftungsbetriebsart. Nach dem Erhöhen kann es vorgesehen sein, dass während des weiteren Verlaufs der Intensivlüftungsbetriebsart der erhöhte Abluftmassenstrom und/oder der erhöhte Außenluftmassenstrom konstant beibehalten werden, bis die Intensivlüftungsbetriebsart beendet wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zu Beginn der Intensivlüftungsbetriebsart die Abluftrelativfeuchte als Ausgangswert zwischengespeichert wird. Unmittelbar bei dem Umschalten in die Intensivlüftungsbetriebsart wird also der Ausgangswert der Abluftrelativfeuchte gleichgesetzt und abgespeichert. Der Ausgangswert bleibt während der gesamten Dauer der Intensivlüftungsbetriebsart gespeichert und ist mithin konstant.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass während der Intensivlüftungsbetriebsart die momentan vorliegende Abluftrelativfeuchte mit einem aus dem Ausgangswert ermittelten Vergleichswert verglichen wird, wobei ein Bypass um den Wärmeübertrager zumindest teilweise geöffnet wird, wenn die Abluftrelativfeuchte größer oder gleich dem Vergleichswert ist. Beispielsweise entspricht der Vergleichswert dem Ausgangswert. Alternativ kann der Vergleichswert auch kleiner gewählt werden als der Ausgangswert, beispielsweise um einen bestimmten Offset.
Der Vergleich zwischen der Abluftrelativfeuchte und dem Vergleichswert wird entweder kontinuierlich oder in definierten Zeitabständen vorgenommen. Wird im Rahmen des Vergleichens festgestellt, dass die Abluftrelativfeuchte größer oder gleich dem Vergleichswert ist, dass also die Luftfeuchtigkeit in dem Raum größer ist als die zu Beginn der Intensivlüftungsbetriebsart vorliegende Luftfeuchtigkeit, so wird der Bypass zumindest teilweise, insbesondere vollständig, geöffnet.
Der Bypass dient bevorzugt dazu, die Außenluft beziehungsweise Zuluft wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, um den Wärmeübertrager herumzuführen. Eine derartige Vorgehensweise ist vor allem sinnvoll, falls der Wärmeübertrager als Enthalpietauscher ausgebildet ist. Wie bereits vorstehend erläutert, kann in dem Enthalpietauscher neben Wärme auch Feuchtigkeit übertragen werden. Dies kann jedoch unerwünscht sein, wenn die Luftfeuchtigkeit in dem Raum zu hoch ist beziehungsweise reduziert werden soll. Insbesondere ist es sinnvoll, den Bypass zu öffnen, wenn die Luftfeuchtigkeit in der Außenumgebung größer oder gleich der Luftfeuchtigkeit in dem Raum ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei zumindest teilweise geöffnetem Bypass die dem Raum zugeführte Zuluft mittels einer Heizeinrichtung erwärmt wird. Wenn die Zuluft durch den Bypass und den Wärmeübertrager herumgeführt wird, kann sie nicht in diesem erwärmt werden. Entsprechend ist es notwendig, die Zuluft entsprechend zu temperieren. Zu diesem Zweck ist die Heizeinrichtung vorgesehen. Beispielsweise wird die Zuluft mithilfe der Heizeinrichtung auf eine bestimmte Temperatur, insbesondere eine Vorgabetemperatur, welche von dem Benutzer der Lüftungseinrichtung vorgegeben wird, eingestellt, insbesondere steuernd und/oder regelnd eingestellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Raum mehrere Lüftungszonen aufweist, welchen jeweils Abluft mit einem bestimmten Anteil des Abluftmassenstroms entnommen wird und/oder jeweils Zuluft mit einem bestimmten Anteil des Außenluftmassenstroms zugeführt wird. Der Raum ist insoweit in mehrere Lüftungszonen unterteilt. Jeder der Lüftungszonen ist separat von anderen Lüftungszonen Abluft entnehmbar und/oder Zuluft zuführbar. Die aus allen Lüftungszonen zusammen entnommene Abluft weist insoweit den Abluftmassenstrom auf, während die allen Lüftungszonen zugeführte Zuluft den Außenluftmassenstrom aufweist. Selbstverständlich kann es vorgesehen sein, dass die Anzahl der Lüftungszonen, aus welchen Abluft entnommen wird, von der Anzahl der Lüftungszonen, in welche Zuluft zugeführt wird, verschieden ist oder ihr entspricht. Beispielsweise ist die Anzahl der Lüftungszonen, aus welchen Abluft entnommen wird, größer oder kleiner als die Anzahl derjenigen Lüftungszonen, in welche Zuluft zugeführt wird. Auch eine umgekehrte Ausgestaltung kann vorgesehen sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in den Lüftungszonen jeweils eine Luftfeuchtigkeit ermittelt wird und der Anteil des Abluftmassenstroms und/oder der Anteil des Außenluftmassenstroms für diejenige Lüftungszone vergrößert werden/wird, in der die höhere Luftfeuchtigkeit vorliegt. Es ist also nicht lediglich vorgesehen, den Abluftmassenstrom und/oder den Außenluftmassenstrom global zu erhöhen. Vielmehr wird der Abluftmassenstrom beziehungsweise der Außenluftmassenstrom gezielt lokal auf die Lüftungszonen verteilt. Auf diese Art und Weise kann eine Homogenisierung der Luft zwischen den Lüftungszonen vorgenommen werden.
Zu beachten ist hierbei, dass die Lüftungszonen fluidtechnisch nicht unmittelbar zusammenhängend angeordnet sein müssen. So können beispielsweise die Lüftungszonen in unterschiedlichen Zimmern eines Gebäudes vorliegen, welche insoweit in ihrer Gesamtheit den Raum beschreiben, welchem die Lüftungseinrichtung zugeordnet ist. Selbstverständlich können alternativ die mehreren Lüftungszonen auch in einem einzigen Zimmer vorliegen, welches entsprechend als der die Lüftungseinrichtung aufweisende Raum angesehen werden kann.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Lüftungseinrichtung für einen Raum, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Lüftungseinrichtung dazu ausgebildet ist, während eines Lüftungsvorgangs dem Raum Abluft mit einem bestimmten Abluftmassenstrom zu entnehmen und/oder der Außenumgebung Außenluft mit einem bestimmten Außenluftmassenstrom zu entnehmen und in Form von Zuluft dem Raum zuzuführen, wobei eine Abluftrelativfeuchte und eine Ablufttemperatur der Abluft sowie eine Außenlufttemperatur der Außenluft gemessen werden.
Dabei ist vorgesehen, dass die Lüftungseinrichtung dazu ausgebildet ist, aus der Abluftrelativfeuchte, der Ablufttemperatur sowie einer angenommenen Außenluftrelativfeuchte einen Außenlufttemperaturgrenzwert zu bestimmen, wobei der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom erhöht werden/wird, wenn die Abluftrelativfeuchte einen Abluftrelativfeuchtegrenzwert übersteigt und die Außenlufttemperatur kleiner als der Außenlufttemperaturgrenzwert ist.
Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Lüftungseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Verfahren als auch die Lüftungseinrichtung können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die Erfindung betrifft selbstverständlich ebenso einen Raum, welcher eine Lüftungseinrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen aufweist. Der Raum kann beispielsweise als Zimmer eines Gebäudes oder als das Gebäude selbst vorliegen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
Figur ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Lüftungseinrichtung für einen Raum.
Die Figur zeigt ein Ablaufdiagramm, in welchem ein Verfahren zum Betreiben einer Lüftungseinrichtung für einen Raum dargestellt ist. Die Lüftungseinrichtung ist dazu ausgebildet, während eines Lüftungsvorgangs mittels der Lüftungseinrichtung dem Raum Abluft mit einem bestimmten Abluftmassenstrom zu entnehmen und/der Außenumgebung Außenluft mit einem bestimmten Außenluftmassenstrom zu entnehmen und in Form von Zuluft dem Raum zuzuführen.
Zunächst wird in einem ersten Schritt 1 ein Abluftrelativfeuchtegrenzwert festgelegt, beispielsweise durch einen Benutzer der Lüftungseinrichtung. In einem Schritt 2 wird die Abluftrelativfeuchte der Abluft gemessen. In einem Vergleich 3 wird anschließend die gemessene Abluftrelativfeuchte mit dem eingestellten Abluftrelativfeuchtegrenzwert verglichen. Ist sie kleiner, so wird das Verfahren in einem Schritt 4 beendet.
Ist die Abluftrelativfeuchte dagegen größer als der Abluftrelativfeuchtegrenzwert, so wird aus einer in einem Schritt 5 gemessenen Ablufttemperatur im Rahmen eines Schritts 6 ein Außenlufttemperaturgrenzwert ermittelt. Diese beschreibt diejenige Temperatur in der Außenumgebung, bei welcher die Luftfeuchtigkeit in der Außenumgebung höchstens der Luftfeuchtigkeit in dem Raum entspricht, insbesondere geringer ist als diese.
In einem Schritt 7 wird nun eine Außenlufttemperatur gemessen. Diese wird in einem Schritt 8 mit dem Außenlufttemperaturgrenzwert verglichen. Wird festgestellt, dass die Außenlufttemperatur größer oder gleich dem Außenlufttemperaturgrenzwert ist, so wird das Verfahren in einem Schritt 9 beendet. Anderenfalls wird ein Schritt 10 eingeleitet. In dessen Rahmen werden der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom erhöht, um mehr Luft aus dem Raum abzuführen und/oder ihm mehr Luft zuzuführen. Auf diese Art kann die Luftfeuchtigkeit in dem Raum gesenkt werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Lüftungseinrichtung für einen Raum, wobei während eines Lüftungsvorgangs mittels der Lüftungseinrichtung dem Raum Abluft mit einem bestimmten Abluftmassenstrom entnommen wird und/oder der Außenumgebung Außenluft mit einem bestimmten Außenluftmassenstrom entnommen und in Form von Zuluft dem Raum zugeführt wird, wobei eine Abluftrelativfeuchte und eine Ablufttemperatur der Abluft sowie eine Außenlufttemperatur der Außenluft gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Abluftrelativfeuchte, der Ablufttemperatur sowie einer angenommenen Außenluftrelativfeuchte ein Außenlufttemperaturgrenzwert bestimmt wird, wobei der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom erhöht werden/wird, wenn die Abluftrelativfeuchte einen Abluftrelativfeuchtegrenzwert übersteigt und die Außenlufttemperatur kleiner als der Außenlufttemperaturgrenzwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenlufttemperaturgrenzwert anhand der Gleichung ϑ_AU,max = ϑ₁ln(x_AB) – ϑ₂ ermittelt wird, wobei ϑ₁ eine erste Temperaturgröße, x_AB eine Absolutfeuchte und ϑ₂ eine aus der angenommenen Außenluftrelativfeuchte ermittelte zweite Temperaturgröße ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Temperaturgröße ein konstanter Wert verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absolutfeuchte anhand der Beziehung x_AB = x_maxρ_AB ermittelt wird, wobei x_max eine Maximalfeuchte und ρ_AB die Abluftrelativfeuchte ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalfeuchte aus der Ablufttemperatur ermittelt wird, wobei die Beziehung x_max = Σa_xϑ^x _AB verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperaturgröße aus der angenommenen Außenluftrelativfeuchte mittels einer mathematischen Beziehung, einem Kennfeld und/oder einer Tabelle ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom erst dann erhöht werden/wird, wenn die Außenlufttemperatur um eine Aktivierungstemperaturdifferenz kleiner als der Außenlufttemperaturgrenzwert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom wieder verringert werden/wird, wenn die Abluftrelativfeuchte einen Abluftrelativfeuchtegrenzwert um eine bestimmte Deaktivierungsfeuchtedifferenz unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenlufttemperaturgrenzwert periodisch ermittelt wird, wobei der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom wieder verringert werden/wird, wenn die Außenlufttemperatur größer oder gleich dem Außenlufttemperaturgrenzwert ist.
Lüftungseinrichtung für einen Raum, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lüftungseinrichtung dazu ausgebildet ist, während eines Lüftungsvorgangs dem Raum Abluft mit einem bestimmten Abluftmassenstrom zu entnehmen und/oder der Außenumgebung Außenluft mit einem bestimmten Außenluftmassenstrom zu entnehmen und in Form von Zuluft dem Raum zuzuführen, wobei eine Abluftrelativfeuchte und eine Ablufttemperatur der Abluft sowie eine Außenlufttemperatur der Außenluft gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungseinrichtung dazu ausgebildet ist, aus der Abluftrelativfeuchte, der Ablufttemperatur sowie einer angenommenen Außenluftrelativfeuchte einen Außenlufttemperaturgrenzwert zu bestimmen, wobei der Abluftmassenstrom und/oder der Außenluftmassenstrom erhöht werden/wird, wenn die Abluftrelativfeuchte einen Abluftrelativfeuchtegrenzwert übersteigt und die Außenlufttemperatur kleiner als der Außenlufttemperaturgrenzwert ist.