DE102017217535A1

DE102017217535A1 - Belüftungsanlage, System und Verfahren zum Betreiben einer Belüftungsanlage

Info

Publication number: DE102017217535A1
Application number: DE102017217535.4A
Authority: DE
Inventors: Sven Henkel; Irfan Kasap
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2017-10-02
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2019-04-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsanlage (6) mit einer Einlassöffnung (8), einem Kanal (10) und einer Lüftereinheit (12), wobei die Lüftereinheit (12) einen Lüfter (14) aufweist, welcher in dem Kanal (10) angeordnet ist.Um eine Belüftungsanlage (6) bereitzustellen, dessen aufgenommene Leistung reduziert werden kann, wird vorgeschlagen, dass eine Drehzahl des Lüfters (14) stufenlos einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsanlage mit einer Einlassöffnung, einem Kanal und einer Lüftereinheit, wobei die Lüftereinheit einen Lüfter aufweist, welcher in dem Kanal angeordnet ist.
In Belüftungsanlagen, beispielsweise in Klimaanlagen, ist es üblich, dass der in dem Kanal der Belüftungsanlage angeordnete Lüfter mit einer fest vorgegebenen Drehzahl betrieben wird. Gelegentlich finden sich auch Lüfter, die abwechselnd mit einer ersten und mit einer zweiten jeweils fest vorgegebenen Drehzahl betrieben werden.
Üblicherweise wird zumindest Luft von der Umgebung durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineingeführt. Auch aus dem Innenraum kann Luft, beispielsweise durch eine Umluftöffnung der Belüftungsanlage, in den Kanal hineingeführt werden.
Dient die Belüftungsanlage der Zufuhr von Luft in einen Innenraum, so wird die Strömungsrate von Luft in den Innenraum hinein dadurch gesteuert, dass jeglicher Luftstrom, der in den Kanal hineingeführt wird, jeweils unter Verwendung einer Steuerung der jeweiligen Stellung einer jeweiligen Luftklappe gesteuert wird.
Ein Nachteil dieser Vorgehensweise ist eine hohe Leistungsaufnahme des Lüfters. Dies führt insgesamt zu einer hohen Leistungsaufnahme der Belüftungsanlage.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Belüftungsanlage bereitzustellen, dessen aufgenommene Leistung reduziert werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Belüftungsanlage der zuvor genannten Art, wobei erfindungsgemäß eine Drehzahl des Lüfters stufenlos einstellbar ist.
Vorzugsweise kann der Lüfter mit variabler Drehzahl betrieben werden, wobei die Drehzahl zweckmäßigerweise stufenlos einstellbar ist. Beispielsweise kann der Lüfter einen kontinuierlichen Drehzahlbereich umfassen, innerhalb welchem die Drehzahl des Lüfters stufenlos einstellbar ist.
Die Idee der Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Leistungsaufnahme eines Lüfters von seiner Drehzahl abhängig ist. Ist die Drehzahl stufenlos einstellbar, so kann die aufgenommene Leistung der Belüftungsanlage reduziert werden.
Vorzugsweise bewirkt und/oder unterstützt der Lüfter eine (tatsächliche) Strömung von Luft, auch Luftströmung, durch die Belüftungsanlage hindurch. Insbesondere bewirkt und/oder unterstützt der Lüfter eine (tatsächliche) Strömung von Luft durch den Kanal hindurch. Zweckmäßigerweise strömt die Luft unter Verwendung des Lüfters durch den Kanal hindurch.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Drehzahl des Lüfters, und damit insbesondere die aufgenommene Leistung des Lüfters, an den benötigten Luftstrom durch die Belüftungsanlage hindurch, insbesondere an den benötigten Luftstrom durch den Kanal hindurch, angepasst werden kann.
Ein weiterer Vorteil der stufenlos einstellbaren Drehzahl des Lüfters ist, dass die Belüftungsanlage in verschiedenen Einsatzbereichen einsetzbar ist.
Zweckmäßigerweise schließt sich der Kanal, in einer vorgesehenen Strömungsrichtung von Luft durch die Belüftungsanlage hindurch, an die Einlassöffnung an.
Vorzugsweise umfasst die Belüftungsanlage eine Steuereinheit. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit mit der Lüftereinheit, insbesondere unter Verwendung einer Datenverbindung, verbunden. Die Datenverbindung kann eine drahtlose und/oder eine kabelgebundene Datenverbindung sein. Insbesondere kann die Steuereinheit mit der Lüftereinheit zur Steuerung des Lüfters verbunden sein. Weiter ist es zweckmäßig, wenn die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Drehzahl des Lüfters stufenlos zu steuern. Auf diese Weise kann die Drehzahl des Lüfters stufenlos eingestellt werden.
Unter Verwendung der Steuerung der Drehzahl des Lüfters kann eine tatsächliche Strömungsrate von Luft durch die Belüftungsanlage hindurch eingestellt und/oder gesteuert werden. Die tatsächliche Strömungsrate von Luft durch die Belüftungsanlage hindurch gibt vorzugsweise an, wieviel Luft pro Zeiteinheit durch die Belüftungsanlage, insbesondere durch den Kanal, tatsächlich hindurchströmt. Beispielsweise kann die tatsächliche Strömungsrate von Luft durch die Belüftungsanlage hindurch eine tatsächliche Strömungsrate von Luft sein, welche in der vorgesehenen Strömungsrichtung der Luft in dem Kanal nach dem Lüfter vorliegt.
Es ist vorteilhaft, wenn die Lüftereinheit einen elektronisch kommutierten Motor, auch EC-Motor oder bürstenloser Gleichstrommotor, aufweist. Zweckmäßigerweise ist der elektronisch kommutierte Motor mit dem Lüfter, insbesondere zu dessen Antrieb, verbunden. Vorzugsweise ist der elektrisch kommutierte Motor dazu eingerichtet, den Lüfter anzutreiben.
Unter Verwendung des elektronisch kommutierten Motors kann die Drehzahl des Lüfters stufenlos eingestellt werden.
Vorzugsweise umfasst die Belüftungsanlage zumindest eine Lüftungsfunktion. Weiter kann die Belüftungsanlage eine Luftfilterungsfunktion, eine Befeuchtungs- und/oder eine Entfeuchtungsfunktion umfassen.
Zweckmäßigerweise umfasst die Belüftungsanlage einen Luftfilter. Die Belüftungsanlage kann weitere Bauteile, z. B. eine Be- und/oder Entfeuchtungseinheit, umfassen. Vorzugsweise ist/sind der Luftfilter und/oder die Be- und/oder Entfeuchtungseinheit in dem Kanal angeordnet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Belüftungsanlage als Klimaanlage ausgeführt.
Die Belüftungsanlage, insbesondere die Klimaanlage, kann eine Temperierfunktion, insbesondere eine Heiz- und/oder eine Kühlfunktion, umfassen. Die Klimaanlage kann eine Teilklimaanlage sein. Weiter kann die Klimaanlage eine Vollklimaanlage sein.
Es ist vorteilhaft, wenn die Belüftungsanlage, insbesondere die Klimaanlage, eine Temperiereinheit aufweist. Beispielsweise kann die Temperiereinheit eine Kältemaschine und/oder eine Wärmepumpe aufweisen. Ferner kann die Temperiereinheit ein Heizelement umfassen. Vorzugsweise ist die Temperiereinheit in dem Kanal angeordnet. Zweckmäßigerweise ist die Temperiereinheit zur Temperierung von Luft eingerichtet. Vorzugsweise wird Luft, welche zweckmäßigerweise durch den Kanal hindurchströmt, in der Temperiereinheit temperiert.
Beispielsweise kann der Lüfter in dem Kanal in der vorgesehenen Strömungsrichtung von Luft durch die Belüftungsanlage hindurch nach der Temperiereinheit angeordnet sein.
Ferner betrifft die Erfindung ein System umfassend einen Innenraum und die zuvor genannte Belüftungsanlage zur Zufuhr von Luft in den Innenraum.
Es ist bevorzugt, wenn das System eine Sensoreinheit aufweist. Zweckmäßigerweise ist die Sensoreinheit dazu eingerichtet, zumindest einen Zustandswert des Innenraums zu ermitteln.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das System eine Auswerteeinheit aufweist. Zweckmäßigerweise ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, unter Verwendung von zumindest dem Zustandswert des Innenraums eine dem Innenraum zuzuführende Strömungsrate von Luft zu ermitteln.
Vorteilhafterweise wird anhand der ermittelten dem Innenraum zuzuführenden Strömungsrate von Luft eine tatsächliche Strömungsrate von Luft, welche dem Innenraum (insbesondere tatsächlich) zugeführt wird, gesteuert.
Auf diese Weise kann die tatsächliche Strömungsrate von Luft, welche dem Innenraum zugeführt wird, abhängig von dem Zustandswert des Innenraums gesteuert werden.
Die dem Innenraum zuzuführende Strömungsrate von Luft gibt vorzugweise an, wieviel Luft pro Zeiteinheit dem Innenraum zuzuführen ist. Weiter gibt die tatsächliche Strömungsrate von Luft, welche dem Innenraum zugeführt wird, an, wieviel Luft pro Zeiteinheit dem Innenraum tatsächlich zugeführt wird.
Vorzugsweise ist die Strömungsrate ein Volumenstrom pro Zeiteinheit. Weiter kann die Strömungsrate ein Massenstrom pro Zeiteinheit sein.
Zweckmäßigerweise mündet der Kanal der Belüftungsanlage in den Innenraum. Weiter kann der Kanal die Einlassöffnung der Belüftungsanlage mit dem Innenraum des Systems strömungstechnisch verbinden.
Vorzugsweise ist die zuvor genannte Strömungsrate von Luft durch die Belüftungsanlage hindurch eine Strömungsrate von Luft in den Innenraum hinein.
Es ist vorteilhaft, wenn der zumindest eine Zustandswert des Innenraums eine CO₂-Konzentration im Innenraum ist. Als CO₂-Konzentration im Innenraum kann eine CO₂-Konzentration von Luft im Innenraum aufgefasst werden.
Weiter kann der zumindest eine Zustandswert des Innenraums eine Innenraumtemperatur sein. Als Innenraumtemperatur kann eine Temperatur von Luft im Innenraum aufgefasst werden. Ferner kann die Innenraumtemperatur eine Temperatur von Gegenständen im Innenraum sein.
Das heißt, die Sensoreinheit kann dazu eingerichtet sein, die CO₂-Konzentration im Innenraum und/oder die Innenraumtemperatur zu ermitteln. Weiter kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, unter Verwendung von der CO₂-Konzentration im Innenraum und/oder unter Verwendung der Innenraumtemperatur eine dem Innenraum zuzuführende Strömungsrate von Luft zu ermitteln.
Ferner kann die Sensoreinheit dazu eingerichtet sein, einen Zustandswert der Umgebung des Systems, insbesondere eine Umgebungstemperatur, zu ermitteln. Weiter kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, unter Verwendung von dem Zustandswert der Umgebung eine dem Innenraum zuzuführende Strömungsrate von Luft zu ermitteln.
Insbesondere kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, unter Verwendung des zumindest einen Zustandswerts des Innenraums und unter Verwendung des Zustandswerts der Umgebung eine dem Innenraum zuzuführende Strömungsrate von Luft zu ermitteln.
Als Umgebungstemperatur kann eine Temperatur außerhalb des Systems aufgefasst werden. Weiter kann als eine Umgebungstemperatur eine Temperatur in der Umgebung des Systems aufgefasst werden. Die Umgebungstemperatur kann eine Temperatur von Luft außerhalb des Systems bzw. in der Umgebung des Systems sein.
Vorzugsweise umfasst das System eine Steuereinheit. Die letztgenannte Steuereinheit kann die zuvor genannte Steuereinheit (insbesondere der Belüftungsanlage) sein. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Drehzahl des Lüfters in Abhängigkeit der ermittelten dem Innenraum zuzuführenden Strömungsrate von Luft zu steuern.
Auf diese Weise kann die von dem Lüfter aufgenommene Leistung an die ermittelte dem Innenraum zuzuführende Strömungsrate von Luft angepasst werden. Insbesondere kann auf diese Weise die von dem Lüfter aufgenommene Leistung auf ein Minimum reduziert werden.
Unter Verwendung der Steuerung der Drehzahl des Lüfters kann die tatsächliche Strömungsrate von Luft in den Innenraum hinein eingestellt werden.
Es ist bevorzugt, wenn die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, unter Verwendung von zumindest einem Zustandswert des Innenraums, insbesondere unter Verwendung des zuvor genannten Zustandswerts bzw. zumindest einer der zuvor genannten Zustandswerte, eine von außerhalb des Systems durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineinzuleitende Strömungsrate von Luft zu ermitteln. Die „von außerhalb des Systems durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineinzuleitende Strömungsrate von Luft“ kann im Folgenden auch als „durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineinzuleitende Strömungsrate von Luft“ und/oder als „von außerhalb des Systems in den Kanal hineinzuleitende Strömungsrate von Luft“ bezeichnet sein.
Beispielsweise kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, unter Verwendung der CO₂-Konzentration im Innenraum die von außerhalb des Systems durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineinzuleitende Strömungsrate von Luft zu ermitteln.
Die von außerhalb des Systems (durch die Einlassöffnung hindurch) in den Kanal hineinzuleitende Luft kann aus der Umgebung des Systems in den Kanal hineingeleitet werden. Das heißt, dass die von außerhalb des Systems (durch die Einlassöffnung hindurch) in den Kanal hineinzuleitende Strömungsrate von Luft eine aus der Umgebung des Systems (durch die Einlassöffnung hindurch) in den Kanal hineinzuleitende Strömungsrate von Luft sein kann.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, eine tatsächliche Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung hindurch zu steuern. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die tatsächliche Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung hindurch in Abhängigkeit der ermittelten durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineinzuleitenden Strömungsrate von Luft zu steuern.
Vorzugsweise umfasst die Belüftungsanlage eine Einlassklappe, welche zweckmäßigerweise an der Einlassöffnung angeordnet ist. Weiter ist es bevorzugt, wenn eine Steuereinheit des Systems, insbesondere die zuvor genannte Steuereinheit, dazu eingerichtet ist, eine Stellung der Einlassklappe in Abhängigkeit der ermittelten durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineinzuleitenden Strömungsrate von Luft zu steuern.
Außerdem kann die Belüftungsanlage einen weiteren Lüfter umfassen, welcher an der Einlassöffnung angeordnet ist. Eine Steuereinheit des Systems, insbesondere die zuvor genannte Steuereinheit, kann dazu eingerichtet sein, eine Drehzahl des weiteren Lüfters in Abhängigkeit der ermittelten durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineinzuleitenden Strömungsrate von Luft zu steuern.
Unter Verwendung der Steuerung der Stellung der Einlassklappe und/oder unter Verwendung der Steuerung der Drehzahl des weiteren Lüfters kann die tatsächliche Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung hindurch eingestellt werden.
Das Belüftungssystem kann eine Umluftöffnung aufweisen. Luft kann, insbesondere als Umluft, aus dem Innenraum durch die Umluftöffnung hindurch in den Kanal hineingeführt werden.
Auch die durch die Umluftöffnung hindurch in den Kanal hineingeführte Luft, kurz Umluft, wird vorzugsweise dem Innenraum zugeführt. Zweckmäßigerweise ist der Anteil der Umluft an der dem Innenraum zugeführten Luft variabel.
Falls sowohl die tatsächliche Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung hindurch als auch die tatsächliche Strömungsrate von Luft in den Innenraum hinein eingestellt/gesteuert wird, kann sich die tatsächliche Strömungsrate der Umluft automatisch ergeben. Auf diese Weise kann auf eine Umluftklappe, welche beispielsweise an der Umluftöffnung platziert sein könnte, verzichtet werden.
Das System kann ein stationäres System, beispielsweise ein Gebäude, sein. Vorzugsweise ist das System ein mobiles System.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das System ein Fahrzeug. Das Fahrzeug kann ein Bus, ein Lastwagen, ein PKW oder ein sonstiges Fahrzeug sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das System ein Schienenfahrzeug ist.
Ferner ist die Erfindung gerichtet auf ein Verfahren zum Betreiben einer Belüftungsanlage, welche eine Einlassöffnung, einen Kanal und eine Lüftereinheit aufweist, wobei die Lüftereinheit einen Lüfter aufweist, welcher in dem Kanal angeordnet ist. Bei dem Verfahren wird Luft von außerhalb der Belüftungsanlage durch die Einlassöffnung hindurchgeführt. Zumindest die durch die Einlassöffnung hindurchgeführte Luft strömt unter Verwendung des Lüfters durch den Kanal hindurch.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Drehzahl des Lüfters stufenlos gesteuert.
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnte Belüftungsanlage kann insbesondere die zuvor beschriebene Belüftungsanlage sein. Folglich können die nachfolgend genannten Elemente der Belüftungsanlage die zuvor erwähnten Elemente sein.
Zweckmäßigerweise wird bei dem Verfahren unter Verwendung der Belüftungseinheit einem Innenraum eines Systems Luft zugeführt. Das im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnte System kann insbesondere das zuvor beschriebene System sein. Außerdem können nachfolgend genannte Elemente des Systems die zuvor erwähnten Elemente sein.
Es ist bevorzugt, wenn zumindest ein Zustandswert des Innenraums ermittelt wird. Beispielsweise kann der Zustandswert des Innenraums unter Verwendung einer Sensoreinheit ermittelt werden.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn unter Verwendung von zumindest dem Zustandswert des Innenraums eine dem Innenraum zuzuführende Strömungsrate von Luft ermittelt wird. Beispielsweise kann die dem Innenraum zuzuführende Strömungsrate von Luft unter Verwendung einer Auswerteeinheit ermittelt werden.
Zweckmäßigerweise wird die Drehzahl des Lüfters in Abhängigkeit der ermittelten dem Innenraum zuzuführenden Strömungsrate von Luft gesteuert. Beispielsweise kann die Drehzahl des Lüfters unter Verwendung einer Steuereinheit gesteuert werden.
Bei dem Verfahren kann Luft von außerhalb des Systems durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineingeführt werden. Die „von außerhalb des Systems durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineingeführte Luft“ kann kurz als „durch die Einlassöffnung (hindurch) geführte Luft“ bezeichnet werden. Vorzugsweise wird zumindest die durch die Einlassöffnung hindurchgeführte Luft dem Innenraum zugeführt.
Es ist bevorzugt, wenn eine durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineinzuleitende Strömungsrate von Luft unter Verwendung von zumindest einem Zustandswert des Innenraums, insbesondere unter Verwendung einer CO₂-Konzentration des Innenraums, ermittelt wird.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird eine tatsächliche Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung hindurch gesteuert, insbesondere unter Verwendung der Steuereinheit. Vorzugsweise wird die tatsächliche Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung hindurch in Abhängigkeit der ermittelten durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineinzuleitenden Strömungsrate von Luft gesteuert.
Eine Stellung einer an der Einlassöffnung angeordneten Luftklappe der Belüftungsanlage kann in Abhängigkeit der ermittelten durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineinzuleitenden Strömungsrate von Luft gesteuert werden.
Außerdem kann eine Drehzahl eines an der Einlassöffnung angeordneten weiteren Lüfters der Belüftungsanlage in Abhängigkeit der ermittelten durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineinzuleitenden Strömungsrate von Luft gesteuert werden.
Auf diese Weise kann die tatsächliche Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung hindurch gesteuert werden.
Die dem Innenraum zuzuführende Strömungsrate von Luft kann unter Verwendung von der ermittelten durch die Einlassöffnung hindurch in den Kanal hineinzuleitenden Strömungsrate von Luft ermittelt werden.
Die Drehzahl des erstgenannten Lüfters kann unter Verwendung eines Kennfelds gesteuert werden. Außerdem kann die Stellung der Luftklappe und/oder die Drehzahl des zweitgenannten Lüfters unter Verwendung des Kennfelds gesteuert werden.
Das Kennfeld beschreibt vorzugsweise eine Abhängigkeit der tatsächlichen Strömungsrate von Luft in den Innenraum hinein von der Drehzahl des erstgenannten Lüfters. Weiter kann das Kennfeld eine Abhängigkeit der tatsächlichen Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung hindurch von der Stellung der Luftklappe und/oder von der Drehzahl des weiteren Lüfters beschreiben.
Das Kennfeld kann, insbesondere empirisch, ermittelt sein/werden. Ferner kann das Kennfeld simuliert sein/werden.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Belüftungsanlage und dem erfindungsgemäßen System kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaft der Belüftungsanlage und des Systems gegenständlich formuliert zu sehen und umgekehrt.
Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das jeweilige Zahlwort eingeschränkt sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.
Es zeigen:

1 schematisch ein System mit einem Innenraum und einer Belüftungsanlage,
2 ein Kennfeld zur Steuerung der Belüftungsanlage aus 1 und
3 schematisch ein weiteres System mit einem Innenraum und einer Belüftungsanlage.

1 zeigt schematisch ein System 2 mit einem Innenraum 4 und eine Belüftungsanlage 6 zur Zufuhr von Luft in den Innenraum 4. Das System 2 kann beispielsweise ein Fahrzeug sein.
Die Belüftungsanlage 6 weist eine Einlassöffnung 8 und einen Kanal 10 auf. Der Kanal 10 schließt sich in einer vorgesehenen Strömungsrichtung von Luft durch die Belüftungsanlage 6 hindurch an die Einlassöffnung 8 an. Die Strömung von Luft ist in 1 als Pfeile dargestellt.
Der Kanal 10 mündet in dem Innenraum 4. Auf diese Weise verbindet der Kanal 10 die Einlassöffnung 8 mit dem Innenraum 4.
Die Belüftungsanlage 6 umfasst ferner eine Einlassklappe 11, welche an der Einlassöffnung 8 angeordnet ist. Die Einlassklappe 11 ist in diesem Beispiel als Lamellenklappe ausgeführt. Prinzipiell könnte die Einlassklappe 11 auch beispielsweise als Schieberklappe ausgeführt sein. Die Stellung der Einlassklappe 11 ist einstellbar. Auf diese Weise kann ein Öffnungsquerschnitt der Einlassöffnung 8 eingestellt werden.
Weiter umfasst die Belüftungsanlage 6 eine Lüftereinheit 12. Die Lüftereinheit 12 weist einen Lüfter 14 auf, welcher in dem Kanal 10 angeordnet ist. Eine Drehzahl des Lüfters 14 ist stufenlos einstellbar.
Ferner weist die Lüftereinheit 12 einen elektronisch kommutierten Motor 16 auf, welcher mit dem Lüfter 14, insbesondere zu dessen Antrieb, verbunden ist. Der elektrisch kommutierte Motor 16 ist dazu eingerichtet, den Lüfter 14 anzutreiben.
Luft wird von außerhalb der Belüftungsanlage 6 durch die Einlassöffnung 8 hindurch in den Kanal 10 hineingeführt. Zumindest die durch die Einlassöffnung 8 hindurchgeführte Luft strömt unter Verwendung des Lüfters 14 durch den Kanal 10 hindurch. Weiter wird zumindest die durch die Einlassöffnung 8 hindurchgeführte Luft dem Innenraum 4 zugeführt.
Die Belüftungsanlage 6 ist in diesem Beispiel als Klimaanlage 6 ausgeführt. Die Belüftungsanlage 6 weist eine Filtereinheit 18 und eine Temperiereinheit 20 auf, welche in dem Kanal 10 angeordnet sind. Vorzugsweise ist der Lüfter 14 in dem Kanal 10 in der vorgesehenen Strömungsrichtung von Luft nach der Filtereinheit 18 und nach der Temperiereinheit 20 angeordnet.
Die Belüftungsanlage 6 umfasst eine Steuereinheit 22. Die Steuereinheit 22 ist mit der Lüftereinheit 12 unter Verwendung einer Datenverbindung 24 verbunden. Insbesondere ist die Steuereinheit 22 mit dem elektrisch kommutierten Motor 16 der Lüftereinheit 12 verbunden. Die Datenverbindung 24 kann drahtlos und/oder kabelgebunden sein.
Die Steuereinheit 22 ist dazu eingerichtet, die Drehzahl des Lüfters 14 stufenlos zu steuern. Insbesondere beim Betreiben der Belüftungsanlage 6 wird die Drehzahl des Lüfters stufenlos gesteuert. Beispielsweise kann die Steuereinheit 22 die Drehzahl des Lüfters 14 stufenlos steuern, indem die Steuereinheit 22 eine Leistungsaufnahme des elektronisch kommutierten Motors 16 stufenlos steuert.
Außerdem umfasst das System 2 eine Sensoreinheit 26. Die Sensoreinheit 26 umfasst zumindest einen ersten Sensor 28, weleher im Innenraum 4 angeordnet ist. Die Sensoreinheit 26 ist dazu eingerichtet, zumindest einen Zustandswert des Innenraums 4 zu ermitteln. In diesem Beispiel ermittelt die Sensoreinheit 26 unter Verwendung des ersten Sensors 28 eine CO₂-Konzentration im Innenraum 4. Das heißt, dass der erste Sensor 28 ein CO₂-Sensor ist.
In diesem Beispiel umfasst die Sensoreinheit 26 außerdem einen zweiten Sensor 30, welcher ebenfalls im Innenraum 4 angeordnet ist. In diesem Beispiel ermittelt die Sensoreinheit 26 unter Verwendung des zweiten Sensors 30 eine Innenraumtemperatur. Das heißt, dass der zweite Sensor 30 ein Temperatursensor zur Ermittlung der Innenraumtemperatur ist.
Weiter ist die Sensoreinheit 26 dazu eingerichtet, einen Zustandswert der Umgebung des Systems 2 zu ermitteln. In diesem Beispiel umfasst die Sensoreinheit 26 einen dritten Sensor 32, welcher außerhalb des Systems 2 angebracht ist. In diesem Beispiel ermittelt die Sensoreinheit 26 unter Verwendung des dritten Sensors 32 eine Umgebungstemperatur als Zustandswert der Umgebung des Systems 2. Das heißt, dass der dritte Sensor 32 ein Temperatursensor zur Ermittlung der Umgebungstemperatur ist.
Das System 2 weist eine Auswerteeinheit 34 auf. Die Auswerteeinheit 34 ist unter Verwendung einer Datenverbindung 24 mit der Sensoreinheit 26, insbesondere mit jedem Sensor 28, 30, 32 der Sensoreinheit 26, verbunden. Außerdem ist die Auswerteinheit 34 unter Verwendung einer Datenverbindung 24 mit der Steuereinheit 22 verbunden.
Die Auswerteeinheit 34 ermittelt unter Verwendung von zumindest einem Zustandswert des Innenraums 4, insbesondere unter Verwendung der CO₂-Konzentration im Innenraum 4, eine von außerhalb des Systems 2 durch die Einlassöffnung 8 hindurch in den Kanal 10 hineinzuleitende Strömungsrate von Luft. Außerdem kann eine Grenz-Konzentration für CO₂ im Innenraum 4 vorgegeben sein, unter Verwendung dessen die von außerhalb des Systems 2 durch die Einlassöffnung 8 hindurch in den Kanal 10 hineinzuleitende Strömungsrate von Luft ermittelt wird.
Weiter ermittelt die Auswerteeinheit 34 unter Verwendung der Zustandswerte des Innenraums 4, d.h. unter Verwendung der CO₂-Konzentration des Innenraums 4 und der Innenraumtemperatur, und unter Verwendung des Zustandswerts der Umgebung, d.h. unter Verwendung der Umgebungstemperatur, eine dem Innenraum 4 zuzuführende Strömungsrate von Luft.
Ferner kann eine Soll-Temperatur für den Innenraum 4 vorgegeben sein, unter Verwendung dessen die dem Innenraum 4 zuzuführende Strömungsrate von Luft ermittelt wird.
Die Steuereinheit 22 steuert die Drehzahl des Lüfters 14 in Abhängigkeit der ermittelten dem Innenraum 4 zuzuführenden Strömungsrate von Luft.
Außerdem steuert die Steuereinheit 22 die Stellung der Einlassklappe 11 in Abhängigkeit der ermittelten Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung 8 hindurch.
Das Belüftungssystem 6 weist außerdem eine Umluftöffnung 36 auf. Luft kann, insbesondere als Umluft, aus dem Innenraum 4 durch die Umluftöffnung 36 hindurch in den Kanal 10 geführt werden. Auch die durch die Umluftöffnung 36 hindurch in den Kanal 10 geführte Luft, kurz Umluft, wird vorzugsweise dem Innenraum 4 zugeführt. Zweckmäßigerweise ist der Anteil der Umluft an der dem Innenraum zugeführten Luft variabel.
Da sowohl die Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung 8 hindurch als auch die dem Innenraum 4 zuzuführende Strömungsrate von Luft eingestellt wird, ergibt sich die Strömungsrate der Umluft durch die Umluftöffnung hindurch automatisch. Auf diese Weise kann auf eine Umluftklappe, welche beispielsweise an der Umluftöffnung platziert sein könnte, verzichtet werden.
Misst die Sensoreinheit 26, hier der CO₂-Sensor 28, eine erhöhte CO₂-Konzentration, welche über der vorgegebenen Grenz-Konzentration für CO₂ liegt, so wird die Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung 8 hindurch erhöht.
Um die Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung 8 hindurch zu erhöhen, kann die Einlassklappe 11 derart verstellt werden, dass ein Öffnungsquerschnitt der Einlassöffnung 8 vergrößert wird.
Um die Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung 8 hindurch zu erhöhen, kann außerdem die Drehzahl des Lüfters 14 erhöht werden. Eine Erhöhung der Drehzahl des Lüfters 14 kann, insbesondere bei gleichbleibender Stellung der Einlassklappe 11, zu einer Erhöhung der Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung 8 hindurch führen. Weiter kann eine Erhöhung der Drehzahl des Lüfters 14 zu einer Erhöhung der Strömungsrate von (Um-)Luft durch die Umluftöffnung 36 hindurch führen.
Misst die Sensoreinheit 26, hier der im Innenraum 4 angeordnete Temperatursensor 30, eine abweichende Innenraumtemperatur, welche von der Soll-Temperatur für den Innenraum 4 abweicht, so wird beispielsweise die Strömungsrate von Luft in den Innenraum 4 hinein erhöht. Die Luft, welche in den Innenraum 4 hineinströmt, wurde vorher in der Temperiereinheit 20 temperiert.
Um die Strömungsrate von Luft in den Innenraum hinein zu erhöhen, wird die Drehzahl des Lüfters 14 erhöht. Auf diese Weise wird, insbesondere bei gleichbleibender Stellung der Einlassklappe 11, die Strömungsrate von (Um-)Luft durch die Umluftöffnung 36 hindurch erhöht. Um die Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung 8 hindurch im Wesentlichen konstant zu halten, kann bei der Erhöhung der Drehzahl des Lüfters 14 die Stellung der Einlassklappe 11 derart verändert werden, dass der Öffnungsquerschnitt durch die Einlassöffnung 8 hindurch reduziert wird. Auf diese Weise kann die Strömungsrate von (Um-)Luft durch die Umluftöffnung 36 hindurch noch weiter erhöht werden.
Auf diese Weise kann die Innenraumtemperatur derart eingestellt werden, dass sie im Wesentlichen der vorgegebenen Soll-Temperatur entspricht.
2 zeigt schematisch ein Kennfeld 38 zur Steuerung der Belüftungsanlage 6 aus 1.
Das Kennfeld 38 beschreibt schematisch eine Abhängigkeit der Strömungsrate von Luft in den Innenraum 4 hinein, welche in 2 auf der z-Achse aufgetragen ist, von der Drehzahl des Lüfters 14, welche in 2 auf der x-Achse aufgetragen ist. Anstatt der Drehzahl des Lüfters 14 kann auf der x-Achse auch die Leistungsaufnahme der Lüftereinheit 12 aufgetragen sein. Vorzugsweise ist die Drehzahl des Lüfters 14 direkt abhängig von der Leistungsaufnahme der Lüftereinheit 12.
Weiter beschreibt das Kennfeld 38 schematisch eine Abhängigkeit der Strömungsrate von Luft in den Innenraum 4 hinein (z-Achse) von der Stellung der Einlassklappe 11, welche in 2 auf der y-Achse aufgetragen ist.
Der Anteil der Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung 8 hindurch an der Strömungsrate von Luft in den Innenraum 4 hinein ist vorzugsweise direkt abhängig von der Stellung der Einlassklappe 11.
Die Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung 8 hindurch ist wiederum von der Stellung der Einlassklappe 11 und von der Drehzahl des Lüfters 14 abhängig.
3 zeigt schematisch ein anderes System 40 mit einem Innenraum 4 und einer Belüftungsanlage 6.
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel aus 1, auf das bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Elemente werden grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind in das folgende Ausführungsbeispiel übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind.
In der Belüftungsanlage 6 in 3 ist keine Einlassklappe vorgesehen. Stattdessen umfasst die Belüftungsanlage eine weitere Lüftereinheit 42. Die weitere Lüftereinheit 42 umfasst einen weiteren Lüfter 44, welcher an der Einlassöffnung 8 angeordnet ist. Ferner umfasst die weitere Lüftereinheit 42 einen weiteren elektronisch kommutierten Motor 46.
Die Steuereinheit 22 steuert eine Drehzahl des an der Einlassöffnung angeordneten weiteren Lüfters 44 der Belüftungsanlage 6 in Abhängigkeit der ermittelten Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung 8 hindurch. Die Steuerung des weiteren Lüfters 44 erfolgt in analoger Weise wie in 1 beschrieben unter Verwendung des elektronisch kommutierten Motors 46.
Prinzipiell ist es möglich, dass die Belüftungsanlage 6 sowohl die weitere Lüftereinheit 42 als auch die in 1 gezeigte Einlassklappe 11 aufweist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Belüftungsanlage (6) mit einer Einlassöffnung (8), einem Kanal (10) und einer Lüftereinheit (12), wobei die Lüftereinheit (12) einen Lüfter (14) aufweist, welcher in dem Kanal (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl des Lüfters (14) stufenlos einstellbar ist.
Belüftungsanlage (6) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (22), welche mit der Lüftereinheit (12), insbesondere unter Verwendung einer Datenverbindung (24), verbunden ist und welche dazu eingerichtet ist, die Drehzahl des Lüfters (14) stufenlos zu steuern.
Belüftungsanlage (6) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftereinheit (12) einen elektronisch kommutierten Motor (16) aufweist, welcher mit dem Lüfter (14) zu dessen Antrieb verbunden ist.
Belüftungsanlage (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Belüftungsanlage (6) als Klimaanlage ausgeführt ist.
System (2, 40) umfassend einen Innenraum (4) und die Belüftungsanlage (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Zufuhr von Luft in den Innenraum (4), gekennzeichnet durch eine Sensoreinheit (26), welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen Zustandswert des Innenraums (4) zu ermitteln, und eine Auswerteeinheit (34), welche dazu eingerichtet ist, unter Verwendung von zumindest dem Zustandswert des Innenraums (4) eine dem Innenraum (4) zuzuführende Strömungsrate von Luft zu ermitteln.
System (2, 40) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Zustandswert des Innenraums (4) eine CO₂-Konzentration im Innenraum (4) und/oder eine Innenraumtemperatur ist.
System (2, 40) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26) dazu eingerichtet ist, einen Zustandswert der Umgebung des Systems (2, 40), insbesondere eine Umgebungstemperatur, zu ermitteln, und die Auswerteeinheit (34) dazu eingerichtet ist, unter Verwendung von dem Zustandswert der Umgebung eine dem Innenraum (4) zuzuführende Strömungsrate von Luft zu ermitteln.
System (2, 40) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (22), welche dazu eingerichtet ist, die Drehzahl des Lüfters (14) in Abhängigkeit der ermittelten dem Innenraum (4) zuzuführenden Strömungsrate von Luft zu steuern.
System (2, 40) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungsanlage (6) eine Einlassklappe (11) und/oder einen weiteren Lüfter (44) umfasst, welche/welcher an der Einlassöffnung (8) angeordnet ist/sind, die Auswerteeinheit (34) dazu eingerichtet ist, unter Verwendung von zumindest einem Zustandswert des Innenraums (4), insbesondere unter Verwendung einer CO₂-Konzentration im Innenraum (4), eine von außerhalb des Systems (2) durch die Einlassöffnung (8) hindurch in den Kanal (10) hineinzuleitende Strömungsrate von Luft zu ermitteln, und eine Steuereinheit (22) des Systems (2, 40) dazu eingerichtet ist, eine Stellung der Einlassklappe (11) bzw. eine Drehzahl des weiteren Lüfters (44) in Abhängigkeit der ermittelten Strömungsrate von Luft durch die Einlassöffnung (8) hindurch zu steuern.
System (2, 40) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das System (2, 40) als ein Fahrzeug, insbesondere als ein Schienenfahrzeug, ausgeführt ist.
Verfahren zum Betreiben einer Belüftungsanlage (6), welches eine Einlassöffnung (8), einen Kanal (10) und eine Lüftereinheit (12) aufweist, wobei die Lüftereinheit (12) einen Lüfter (14) aufweist, welcher in dem Kanal (10) angeordnet ist, bei dem Luft von außerhalb der Belüftungsanlage (6) durch die Einlassöffnung (8) hindurch in den Kanal (10) hineingeführt wird und zumindest die durch die Einlassöffnung (8) hindurchgeführte Luft unter Verwendung des Lüfters (14) durch den Kanal (10) hindurchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl des Lüfters (14) stufenlos gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem unter Verwendung der Belüftungsanlage (6) einem Innenraum (4) eines Systems (2, 40) Luft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zustandswert des Innenraums (4) ermittelt wird, unter Verwendung von zumindest dem Zustandswert des Innenraums (4) eine dem Innenraum (4) zuzuführende Strömungsrate von Luft ermittelt wird und die Drehzahl des Lüfters (14) in Abhängigkeit der ermittelten dem Innenraum (4) zuzuführenden Strömungsrate von Luft gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei Luft von außerhalb des Systems (2, 40) durch die Einlassöffnung (8) hindurch in den Kanal (10) hineingeführt wird und zumindest die durch die Einlassöffnung (8) hindurchgeführte Luft dem Innenraum (4) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Einlassöffnung (8) hindurch in den Kanal (10) hineinzuleitenden Strömungsrate von Luft unter Verwendung von zumindest einem Zustandswert des Innenraums (4), insbesondere unter Verwendung eines CO₂-Gehalts des Innenraums (4), ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellung einer an der Einlassöffnung (8) angeordneten Einlassklappe (11) der Belüftungsanlage (6) in Abhängigkeit der ermittelten durch die Einlassöffnung (8) hindurch in den Kanal (10) hineinzuleitenden Strömungsrate von Luft gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl eines an der Einlassöffnung (8) angeordneten weiteren Lüfters (44) der Belüftungsanlage (6) in Abhängigkeit der ermittelten durch die Einlassöffnung (8) hindurch in den Kanal (10) hineinzuleitenden Strömungsrate von Luft gesteuert wird.