DE102018214501A1 - Einrichtung zum Regeln und Steuern einer Lüftungs- und Klimaanlage zur Raumluftregelung - Google Patents

Abstract

Einrichtung zum Regeln und/oder Steuern einer Lüftungs- und/oder Klimaanlage zur Raumluftregelung für einen Raum, insbesondere zur Raumluftregelung für ein optimales Raumluftklima, die Einrichtung umfassend Mittel zur Raumtemperaturregelung und/oder Mittel zur Luftqualitätsregelung, wobei das Regeln und/oder Steuern der Lüftungs- und/oder Klimaanlage auf akustischen Werten, insbesondere Messwerten, hinsichtlich des Raumes beruht.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln einer Lüftungs- und/oder Klimaanlage zur Raumluftregelung für einen Raum.
• Lüftungsanlagen bzw. raumlufttechnische Anlagen sind aus der modernen Gebäudetechnik nicht mehr weg zu denken. In Bürogebäuden, Produktionsstätten, Schulbauten, Hotels und Krankenhäusern sind solche Anlagen meist integrierter Bestandteil der Planung. Lüftungsanlagen bzw. raumlufttechnische Anlagen sorgen mit gezielter Luftführung und einem oder mehreren Ventilatoren, insbesondere bedarfsbezogen, für einen geforderten Luftwechsel. Meistens umfassen solche Anlagen auch eine Regelung der Temperatur bzw. eine Regelung der Feuchte im Raum oder in einem Gebäude. Der Luftwechsel wird üblicherweise durch Steuerung oder Regelung der Ventilatoren und/oder in Luftauslassgeräten (VVS - variabler Volumenstrom) kontrolliert. Die Energieeffizienz wird durch ein ERG (Energierückgewinnung)-Gerät sichergestellt. Zudem wird die Luft z.B. mit Filtern gereinigt.
• Insbesondere bei Veranstaltungsstätten (Konzertsäle, Theater, Musical-Halle, Konferenzräume, Kinosäle, etc.), wo in großen Räumen vielen Personen eine entsprechende Luftqualität und Temperatur zur Verfügung gestellt werden muss, ist die Dimensionierung der Lüftungsanlage eine Herausforderung für einen HLK-Planer, HLK steht dabei für „Heizung, Lüftung, Klima“. Das Dokument „Regeln und Steuern von Lüftungs-/Klimaanlagen“ der Firma Siemens, Artikel-Nr. BT_0096DE (Stand 04/2018), zeigt Beispiele von Regelkonzepten für lufttechnische Anlagen. Lüftungsanlagen verursachen Geräusche, die insbesondere bei den genannten Veranstaltungsstätten bei Aufführungen (z.B. Konzerte, Musicals, Theaterstücken, Opern, Lesungen), für einen Besucher aber auch für einen Interpreten störend sind.
• Die Geräusche einer Lüftungsanlage können durch Dämmung und durch Schalldämpfer reduziert werden. Dies ist aber aufwändig und teuer.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Regeln einer Lüftungs- und/oder Klimaanlage zur Raumluftregelung bereitzustellen, die kostengünstig akustische Störgeräusche der Einrichtung unterdrückt.
• Die Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zum Regeln einer Lüftungs- und/oder Klimaanlage zur Raumluftregelung für einen Raum, die Einrichtung umfassend:
• - Mittel zur Raumtemperaturregelung und/oder
• - Mittel zur Luftqualitätsregelung,
wobei das Regeln der Lüftungs- und/oder Klimaanlage auf akustischen Werten, insbesondere Messwerten, hinsichtlich des Raumes beruht. Eine konventionelle oder bestehende Lüftungsanlage oder raumlufttechnische Anlage kann leicht um ein akustisches Messsystem (z.B. Anbringen von Mikrofonen im zu überwachenden Raum oder durch Sensorik zur Schalldruckpegelmessung) erweitert und um eine akustische Steuerung ergänzt werden, z.B. durch entsprechende Regelungs- bzw. Steuerungssoftware. So kann die Lautstärke in dem Raum gemessen und die Ventilatorendrehzahl (Luftmenge / -druck) entsprechend angepasst werden. D.h. im Musical oder im Konzert wird bei leisen Szenen die Drehzahl reduziert, und damit die akustische Störung verringert. Mit Vorteil wird bei nachfolgenden lauten Szenen die Drehzahl soweit erhöht, dass die möglicherweise durch die zuvor reduzierte Luftmenge, die geringere Luftqualität, sowie die Temperaturdifferenz zur Solltemperatur kompensiert werden.
• Mit Vorteil werden durch die akustische Steuerung die Toleranzbänder der anderen Regelparameter im Raum (z.B. Temperatur, Luftqualität, oder andere Komfortparameter) nicht beeinträchtigt oder nur in jeweils definierten Toleranzen überschritten. Die Einregelung der Steuerungs- und Regelparameter muss dabei entsprechend bei der Inbetriebnahme der Einrichtung berücksichtigt werden.
• Die bei der Regelung- bzw. Steuerung der Lüftungsanlage zu berücksichtigenden akustischen Werte umfassen insbesondere die die Lautstärke bzw. den Lärmpegel (oder den Schallpegel) im Raum. Mit Vorteil werden auch Schallschwingungen und/oder die jeweilige Raumakustik (z.B. Wandreflexionen, Nachhallzeiten, schallabsorbierende Flächen im Raum) berücksichtigt.
• Die erfindungsgemässe Einrichtung berücksichtigt bei der Lüftungsregelung insbesondere den aktuellen Lärmpegel in einem oder mehreren (z.B. Maximum des Geräuschpegels aus mehreren Räumen) und steuert entsprechend die Lüftungs- und/oder Klimaanlage, so dass insbesondere leise Situationen (z.B. leise Passagen in einer Aufführung) nicht durch Geräusche der Lüftungs- und/oder Klimaanlage gestört werden. Dies erfolgt insbesondere durch entsprechende Steuerung bzw. Anpassung der Drehzahl der Ventilatoren der Lüftungsanlage.
• Die erfindungsgemässe Einrichtung berücksichtigt bei der Lüftungsregelung in einem Raum somit neben den üblichen Komfortgrössen wie Raumtemperatur, Feuchtigkeit, oder Luftqualität auch akustische Werte, wie z.B. die Lautstärke im Raum.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die akustischen Werte, insbesondere Messwerte, durch entsprechende Sensorik im lüftungs- bzw. klimatechnisch zu steuernden Raum erfasst. Bei der Sensorik kann es sich z.B. um Schallpegelmessgeräte oder Mikrofone handeln, die im Raum an geeigneten Stellen angebracht sind.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die akustischen Werte, insbesondere Messwerte, durch entsprechende Sensorik in der Lüftungs- und/oder Klimaanlage erfasst. Die Sensorik kann sich z.B. bei oder in der Nähe von Ventilatoren oder in den Lüftungskanälen befinden. Dies ist insbesondere vorteilhaft für eine adaptive Regelung.
• Beim Menschen hängt der Lautstärkeeindruck nicht allein vom Schalldruck ab, sondern auch von der Wahrnehmungsfähigkeit des menschlichen Ohres. Für schwache Signale ist das Ohr sehr empfindlich, für starke Signale ist die Empfindsamkeit deutlich kleiner. Die erfindungsgemässe Einrichtung ermöglicht es insbesondere kostengünstig akustische Störgeräusche der Einrichtung in der Wahrnehmung beim Menschen zu reduzieren.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Einrichtung Mittel zur Regelung des Luftvolumenstroms umfasst. Auch der Luftvolumenstrom kann Geräusche in der Lüftungsanlage und auch im Raum verursachen.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass, basierend auf akustischen Messwerten hinsichtlich des Raumes, insbesondere die Drehzahl von Ventilatoren der Raumluftregelung einstellbar ist. Dadurch werden durch Ventilatoren verursachte akustische Störungen (Summen, Rattern, etc.) reduziert.
• Mit Vorteil ist die Drehzahl von Ventilatoren des Lüftungssystems auch basierend auf akustischen Messwerten von akustischen Sensoren im Lüftungssystem selbst einstellbar. Diese akustischen Sensoren (z.B. Mikrofone) können sich z.B. in Lüftungskanälen befinden.
  Grundsätzlich gilt: Je höher der Luftvolumenstrom, desto lauter sind die Geräusche, die durch ein dezentrales Lüftungssystem entstehen können. Bei einer Verringerung des Luftvolumenstroms sinken folglich die Strömungsgeräusche.
• Auch Wind und Wetterveränderungen können sich auf den Luftvolumenstrom auswirken, der durch eine Lüftungsanlage fließt. Mitunter können dadurch wahrnehmbare und störende Geräusche in der Lüftungsanlage entstehen. Mit Vorteil ist die erfindungsgemässe Einrichtung dazu eingerichtet, auch Wind- und Wetterdaten zum Regeln einer Lüftungs- und/oder Klimaanlage zur Raumluftregelung zu verwenden. Wind- und Wetterdaten können z.B. durch entsprechende Sensorik (z.B. Windmesser) der Einrichtung bereitgestellt werden.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Einrichtung eingerichtet ist, dass die akustischen Messwerte in Echtzeit zum Regeln der Raumluftregelung verwendbar sind. Die akustischen Messwerte können z.B. durch Mikrofone, durch aktive oder durch passive akustische Sensoren erfasst und bereitgestellt werden, mit Vorteil durch eine der Einrichtung vorgelagerte Analog-Digital-Wandlung bzw. durch eine entsprechende digitalisierte Vorverarbeitung. Durch die Bereitstellung der akustischen Messwerte in Echtzeit kann die Einrichtung sehr schnell und situationsbestimmt auf die Lüftungs- und/oder Klimaanlage einwirken (z.B. auf die Drehzahl der Ventilatoren) und dadurch eine Geräuschreduktion bewirken.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Einrichtung eingerichtet ist, dass das Regeln der Raumluftregelung basierend auf gespeicherten akustischen Werten durch eine prädiktive Regelung, insbesondere eine modellbasierte prädiktive Regelung (Model Predictive Control, MPC) erfolgt. Durch eine prädiktive, d.h. vorausschauende, Regelung über zu erwartende akustische Störungen können diese sehr bedarfsnah (z.B. zum richtigen Zeitpunkt) kompensiert werden.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass das Regeln der Raumluftregelung basierend auf einem bekannten zeitlichen Verlauf von im Raum wiedergegebenen akustischen Werten durch eine prädiktive Regelung erfolgt. Eine solche prädiktive Regelung ist z.B. möglich, wenn (z.B. in einem Kino, Musical) der akustische Verlauf der jeweiligen Aufführung bekannt ist. Dadurch können die akustischen Störungen zielgenauer reduziert werden.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die prädiktive Regelung auf Optimierungsmethoden künstlicher neuronaler Netze, insbesondere auf Methoden des Deep Learnings, basiert. Mit künstlicher Intelligenz (KI) ein Erlernen der Szenen (z.B. eines Kinofilms oder einer Aufführung) erfolgen, deren Ergebnisse in die prädiktive Regelung mit einfliessen.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Einrichtung durch einen Mikrocomputer realisiert ist. Steuerungen in der Gebäudetechnik besitzen üblicherweise entsprechend eingerichtete und programmier- bzw. parametrierbare Mikrocomputer. Ein solcher Mikrocomputer kann leicht dazu eingerichtet werden, akustischen Werte, insbesondere Messwerte, zum Regeln einer Lüftungs- und/oder Klimaanlage zu verwenden, um z.B., basierend auf den akustischen Werten, die Drehzahl von Ventilatoren einer Lüftungs- und/oder Klimaanlage entsprechend für eine Geräuschreduktion anzupassen.
• Die Aufgabe wir weiterhin gelöst durch eine Lüftungs- und/oder Klimaanlage zur Raumluftregelung mit einer entsprechenden erfindungsgemässen Einrichtung. Eine Lüftungs- und/oder Klimaanlage zur Raumluftregelung lässt sich leicht mit einer erfindungsgemässen Einrichtung ausstatten bzw. erweitern.
• Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden am Beispiel der nachfolgenden Figur erläutert. Dabei zeigen:
• 1 ein beispielhaftes Diagramm für Schallleistungspegel von Radialventilatoren,
• 2 ein beispielhaftes Funktionsschaltbild für eine Zulufttemperaturregelung, und
• 3 ein beispielhaftes Funktionsschaltbild für eine Raumtemperaturregelung.
• 1 zeigt ein beispielhaftes Diagramm für Schallleistungspegel von Radialventilatoren. Insbesondere Ventilatoren sind eine Quelle von Lärm durch Lüftungs- oder Klimaanlagen. Neben Radialventilatoren können auch Axial-, Diagonal- oder Querstromventilatoren eingesetzt werden.
• Die Luftbewegung und die Ventilatoren selbst stellen in den meisten Fällen die dominierende Schallquelle dar. Die Geräusche werden im Kanal- und Rohrleitungssystem weitergeleitet und treten beim Luftaustritt in dem zu belüftenden Raum aus. Die Ventilatoren selbst (Hauptventilator und ev. andere Zwischenventilatoren in der Luftverteilung) laufen je nach Regelungsstellung auf einer bestimmten Drehzahl „D“. D wird durch die Drehzahl und die Anzahl der Laufschaufeln definiert.
• Die Drehzahlfrequenz liegt im Normalfall zwischen etwa 200 und 700 Hz. Nach dem Ventilator kommt ein mehr oder weniger langes Kanalnetz mit einer unterschiedlichen Anzahl von Umlenkungen, Verzweigungen und Klappen.
• In der Darstellung des Diagrammes gemäss 1 stellt die Abszisse den Volumenstrom [m³/s] und die Ordinate die entsprechende Gesamtdruckdifferenz [Pa] dar. Damit lassen sich überschlägige Lärmprognosen auf einfache Art mit Hilfe der VDI-Richtlinie 2081, Blatt 1 (2001) „Geräuscherzeugung und Lärmminderung in Raumlufttechnischen Anlagen“ machen.
• 2 zeigt ein beispielhaftes Funktionsschaltbild für eine Zulufttemperaturregelung mit Grundlastheizung. In der Darstellung gemäss 2 hat eine einfache Lüftungsanlage LA1 die Aufgabe, einen Raum ohne inneren Wärmeanfall mit Außenluft zu versorgen, während die Raumheizung selbst mittels Radiatoren erfolgt. Damit die Raumtemperatur bei der tiefsten Außentemperatur konstant auf z. B. 21 °C bleibt, muss die Radiatorenheizung 100 % der Heizlast aufbringen, d.h. alle Wärmeverluste decken, sowie die Zuluft mit einer Temperatur von 21 °C eingeblasen werden. Die Lüftungsanlage trägt in diesem Falle nichts zur Raumheizung bei. Sie hat lediglich die Aufgabe der Lufterneuerung und damit der Außenlufterwärmung auf die Raumtemperatur.
• Die Regelung der ganzen Anlage geschieht wie folgt:
• Für die Lüftungsanlage LA1 wird die sogenannte Zulufttemperaturregelung gewählt, d.h. der Temperaturfühler für die Lüftungsanlage ist im Zuluftkanal montiert. Der stetige Temperaturregler (2) vergleicht die vom Fühler (1) gemessene Temperatur mit dem Sollwert. Bei einer Abweichung bewirkt der Regler in einer ersten Sequenz das Verstellen der WRG- Bypass-Klappen(10). In einer zweiten Sequenz bewirkt die Abweichung das Verstellen des Heizventils (3) so, dass eine konstante Zulufttemperatur erreicht wird. Der Sollwert der Zuluft-temperatur darf nur dann auf den gleichen Wert wie die Raumtemperatur eingestellt werden, wenn keine innere Wärme anfällt. Andernfalls ist die Zulufttemperatur entsprechend tiefer einzustellen, jedoch nicht so tief, dass Zuglufterscheinungen auftreten. Die Leistung des Lufterwärmers muss so ausgelegt sein, dass sie auch bei tiefster Außentemperatur, den für die Lüftung notwendigen Außenluftvolumenstrom auf den eingestellten Sollwert bringen kann.
• Weil die im Raum eventuell auftretende innere Wärme nur mit einem Raumtemperaturfühler (4) erfasst werden kann, muss für die Radiatorenheizung die Raumtemperaturregelung vorgesehen werden.
• Ist die Zulufttemperatur infolge des inneren Wärmeanfalls tiefer eingestellt als die Raumtemperatur, so sinkt letztere ab, wenn die inneren Wärmequellen ausbleiben. In diesem Falle muss die Radiatorenheizung, nebst der eigentlichen Heizlast, zusätzlich auch die Erwärmung der kälteren Zuluft auf die gewünschte Raumtemperatur übernehmen können.
• Diese Art der Regelung darf nur bei Anlagen mit kleinerem innerem Wärmeanfall angewendet werden. Bei größeren und unregelmäßig auftretenden inneren Wärmequellen im Raum senkt der Raumtemperaturregler (5) die Heizkörpertemperatur jeweils entsprechend stark ab. Oftmals ergibt sich dann so mehr oder weniger ein Auf/Zu-Betrieb der Radiatorenheizung mit entsprechender Temperaturschwankung im Raum. Zudem entfällt bei kalten Radiatoren der Warmluftschleier vor den Fenstern, wodurch ein unbehaglicher Zustand entsteht (Zugerscheinung durch Kaltluftabfall an den Fenstern).
• Soll im Sommer auch gekühlt werden, so können keine Garantien für die Raumtemperatur abgegeben werden. Meist ist es dann vorteilhaft, den Sollwert der Zulufttemperatur mit einem Führungsgeber (7) in Abhängigkeit von der Außentemperatur zu führen.
• Die Zulufttemperaturregelung wird dort angewendet, wo die Lüftungsanlage hauptsächlich der Lufterneuerung dient.
• Vor allem mit der Belüftung von Küchen, Restaurants, Garagen, Turnhallen, usw. soll die schlechte Raumluft erneuert werden. Die Raumtemperatur selbst kann dabei von untergeordneter Bedeutung sein.
• Für andere Räume, wie Werkstätten, Werkhallen, Lagerräume usw. kann während der Heizperiode mit der Zulufttemperaturregelung eine konstante Raumtemperatur gewährleistet werden, wenn im betreffenden Raum keine veränderliche innere Wärmequelle, dafür aber eine regelbare Grundlastheizung vorhanden ist. Diese Grundlastheizung (z.B. Radiatorenheizung) muss nach der Raumtemperatur geregelt werden.
• Zur besseren Anpassung der Zulufttemperatur an die Wärmeverluste des belüfteten Raumes kann die Zulufttemperatur nach der Außentemperatur geführt werden.
• Erfindungsgemäss stellt der akustische Sensor AS1 (z.B. ein Schallpegelsensor oder Mikrofon) akustische Messwerte bereit (z.B. Lautstärke), die bei der Regelung der Lüftungsanlage LA1 verwendet werden. So kann z.B. basierend auf den akustischen Messwerten die Drehzahl von Ventilatoren in der Lüftungsanlage LA1 verringert bzw. angepasst werden, um die Geräusche der Lüftungsanlage LA1 zu verringern bzw. den durch die Lüftungsanlage LA1 verursachten Lärm zu verringern.
• Mit Vorteil erfolgt die Regelung bzw. Steuerung der Lüftungsanlage LA1 durch einen entsprechend eingerichteten Mikroprozessor mit entsprechender Firmware oder Software. Die dabei verwendete Firmware- oder Software kann sehr leicht ertüchtigt werden bei der Regelung bzw. Steuerung der Lüftungsanlage LA1 neben dem Parameter Temperatur (Zulufttemperatur und/oder Raumtemperatur) auch akustische Messwerte als weiteren Parameter zu berücksichtigen.
• Die akustischen Messwerte können von Sensorik AS1 im Raum stammen, aber auch von Sensorik AS1 innerhalb (z.B. innerhalb oder in der Nähe von Lüftungskanälen bzw. Ventilatoren) der Lüftungsanlage LA1.
• Die Darstellung gemäss 2 zeigt eine beispielhafte Einrichtung zum Regeln einer Lüftungs- und/oder Klimaanlage LA1 zur Raumluftregelung für einen Raum, die Einrichtung umfassend:
• Mittel zur Raumtemperaturregelung und/oder
• Mittel zur Luftqualitätsregelung,
wobei das Regeln der Lüftungs- und/oder Klimaanlage LA1 unter Berücksichtigung von akustischen Werten, insbesondere Messwerten, hinsichtlich des Raumes erfolgt. Mit Vorteil werden zur Regelung auch akustische Werte der Lüftungs- und/oder Klimaanlage LA1 (z.B. Lautstärke von Ventilatoren) verwendet.
• Mit Vorteil umfasst die Einrichtung auch Mittel zur Regelung des Luftvolumenstroms zur Regelung der Raumlüftung.
• 3 zeigt ein beispielhaftes Funktionsschaltbild für eine Raumtemperaturregelung mit Grundlastheizung. Tritt in einem Raum eine größere innere Wärmemenge auf, so muss diese aus wirtschaftlichen Gründen zur Beheizung des Raumes genutzt werden, d.h. sie muss in die Regelung der Lüftungsanlage einbezogen werden. Dies geschieht mit der Raumtemperaturregelung gemäß Darstellung in 3.
• Die Regelung der beispielhaften Lüftungsanlage LA2 gemäss der Darstellung von 3 funktioniert wie folgt:
• Die Zulufttemperatur wird nicht mehr auf einen konstanten Wert geregelt, sondern raumtemperaturabhängig, d.h. der stetige Regler 2 vergleicht die vom Fühler 1 gemessene Raumtemperatur mit dem Sollwert. Bei einer Abweichung bewirkt der Regler das Verstellen des Heizventils 3 oder des Kühlventils 4. Je höher z.B. die Raumtemperatur infolge innerer Wärmequellen ansteigen will, desto kälter wird die Zuluft eingeblasen, so dass die Raumtemperatur konstant auf ihrem gewählten Wert bleibt. Ein Zulufttemperatur-Minimalbegrenzer 5 sorgt dafür, dass bei Kühlbedarf die Zuluft nicht so kalt eingeblasen werden kann, dass unbehagliche Zugerscheinungen auftreten.
• In der Regel wird diesen Temperatur-Regelstrecken noch eine Luftqualitätsregelstrecke überlagert. Damit wird sichergestellt, dass auch bei wenig Wärme-Kältebedarf genügend Frischluft in den Raum gebracht wird. Die Luftqualitätsmessung kann einerseits eine CO2 oder eine VOC-Messung sein.
• Wird nach dem Ventilator ein wirksamer Schalldämpfer eingebaut, spielt bei nicht zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten der im Kanalsystem verbleibende Schallleistungspegel praktisch keine Rolle mehr. Für den Raumschallpegel ist dann nur noch das Austrittsgitter maßgebend. Gerade Blechkanäle reduzieren den Schallleistungspegel im Bereich der Drehzahlfrequenz der Ventilatoren nur um etwa 0,2 dB/m Kanallänge. In mittelgroßen Blechkanälen liegt der Schallleistungspegel z.T. deutlich unter 40 dB(A), wenn die Strömungsgeschwindigkeit zwischen 5 und 7 m/s liegt.
• Günstig geformte Rohrbögen erhöhen den Schallpegel nur unwesentlich, leisten aber auch keinen wesentlichen Beitrag zur Pegelsenkung. Diffusoren haben keine nennenswerte Pegelsenkung zur Folge. Die Geräuschentwicklung beim Austrittsgitter muss in den meisten Fällen berechnet werden, da auch bei einer geräuscharmen Anlage die Luftgeschwindigkeit und somit die Strömungsgeräusche für den Raumschallpegel verantwortlich zeichnen.
• Der Einbau von ungenügend oder übertrieben dimensionierten (und entsprechend teuren) Schalldämpfern ist oft die Folge bei Unsicherheiten in der Berechnung. Schlussendlich muss noch auf den Einfluss des Raumes selbst hingewiesen werden. Bei der Belüftung von großen Räumen hat die Raumakustik (Halleffekte, Reflexionen) einen großen Einfluss auf den Raumschallpegel.
• Erfindungsgemäss wird der in 3 dargestellte Regelkreis um ein akustisches Messsystem AS2 erweitert. Dabei wird Regelung der Lüftungs- und Klimaanlage LA2 mit Temperaturregelung der Raum-, Abluft-, Zulufttemperatur um die Regelung über eine dynamische akustische Steuerung ergänzt. Somit wird die Lautstärke in dem Raum gemessen und die Ventilatorendrehzahl entsprechend angepasst. D.h. im Musical oder im Konzert wird bei leisen Szenen die Drehzahl reduziert, und damit die akustische Störung verringert. Bei nachfolgenden lauten Szenen wird die Drehzahl soweit erhöht, dass die möglicherweise durch die zuvor reduzierte Luftmenge die geringere Luftqualität sowie die Temperaturdifferenz zur Solltemperatur kompensiert wird. Diese verhindert, dass bei wenig Geräuschentwicklung durch z.B. leise Musik, Gespräche etc. die Luftmenge resp. die Geräuschentwicklung begrenzt wird. Natürlich darf die Reduktion nicht die Toleranzbänder der anderen Regelparameter (Temperatur und Luftqualität) beeinträchtigen. Die Einregelung der Parameter muss entsprechend Beachtung erfahren, insbesondere bei der Inbetriebnahme der Anlage LA2.
• Weiterhin ist eine prädiktive Regelung möglich, wenn (z.B. in einem Kino, Musical) der akustische Verlauf der Aufführung bekannt ist. Weiterhin kann mit künstlicher Intelligenz (KI) ein Erlernen der Szenen erfolgen, deren Ergebnisse in die prädiktive Regelung mit einfliessen.
• Mit Vorteil erfolgt die Regelung bzw. Steuerung der Lüftungsanlage LA2 durch einen entsprechend eingerichteten Mikroprozessor mit entsprechender Firmware oder Software. Die dabei verwendete Firmware- oder Software kann sehr leicht ertüchtigt werden bei der Regelung bzw. Steuerung der Lüftungsanlage LA2 neben dem Parameter Temperatur (Zulufttemperatur und/oder Raumtemperatur) auch akustische Messwerte als weiteren Parameter zu berücksichtigen. Mit Vorteil wird auch der Parameter Raumakustik bei der Regelung bzw. Steuerung der Lüftungsanlage LA2 verwendet, um den von der Lüftungsanlage LA2 produzierten Lärm (Lautstärke) entsprechend zu senken bzw. anzupassen.
• Die akustischen Messwerte können von Sensorik AS2 im Raum stammen, aber auch von Sensorik AS2 innerhalb (z.B. innerhalb oder in der Nähe von Lüftungskanälen bzw. Ventilatoren) der Lüftungsanlage LA2.
• Das Dokument „Regeln und Steuern von Lüftungs-/Klimaanlagen“ der Firma Siemens, Artikel-Nr. BT-0096DE (Stand 04/2018), zeigt weitere Beispiele von Regelkonzepten für lufttechnische Anlagen offenbart, die um ein akustisches Messsystem AS2 erweitert werden können und deren Regelung bzw. Steuerung akustische Messwerte berücksichtigen können.
• Die Vorteile der erfindungsgemässen Einrichtung bzw. Anlage sind insbesondere:
• - Für Besucher und Publikum wird die akustische Störung in großen Räumen reduziert, ohne dabei in aufwändige und teure Schalldämpfer bei der Lüftungsanlage zu investieren.
• - Die akustische Regelung kann auch im Nachgang bei bestehenden Anlagen eingebaut werden, was bei Schalldämpfern eher schwierig und teuer ist.
• - Kunden, die Veranstaltungsstätten (Konzertsäle, Theater, Musical-Halle, Konferenzräume, Kinosäle, etc.) betreiben, können die Lüftungsanlage günstiger planen und erbauen, bei gleichbleibender Zufriedenheit der Besucher.
• Einrichtung zum Regeln und/oder Steuern einer Lüftungs- und/oder Klimaanlage zur Raumluftregelung für einen Raum, insbesondere zur Raumluftregelung für ein optimales Raumluftklima, die Einrichtung umfassend Mittel zur Raumtemperaturregelung und/oder Mittel zur Luftqualitätsregelung, wobei das Regeln und/oder Steuern der Lüftungs- und/oder Klimaanlage auch auf akustischen Werten, insbesondere Messwerten, hinsichtlich des Raumes beruht. Die akustischen Werte (z.B. Lautstärke, Schallpegel) können durch Sensorik im Raum und/oder durch Sensorik in der Infrastruktur (z.B. in Lüftungskanälen oder in der Nähe von Ventilatoren) der Lüftungs- und/oder Klimaanlage bereitgestellt werden.
• Bezugszeichenliste
• 2

1

Zulufttemperaturfühler

2

Zulufttemperaturregler

3

Stellantrieb mit Heizventil

4

Raumtemperaturfühler

5

Raumtemperaturregler

6

Stellantrieb mit Heizventil

7

Zulufttemperatur-Führungsgeber

8

Außentemperatur-Fühler

9

Frostschutzthermostat

10

WRG-Plattentauschen

LA1

Lüftungsanlage

AS1

Akustischer Sensor

3

1

Raumtemperaturfühler

1a

Ablufttemperaturfühler

2

Raumtemperaturregler

3

Stellantrieb mit Heizventil

4

Stellantrieb mit Kühlventil

5

Zulufttemperatur-Fühler

6

Zulufttemperatur-Minimalbegrenzer

7

Vorrangauswahl Heizventil

8

Vorrangauswahl Kühlventil

9

Vorlauftemperaturfühler

10

Aussentemperaturfühler

11

Vorlauftemperaturregler

12

Stellantrieb mit Heizventil

13

Frostschutzthermostat

LA2

Lüftungsanlage

AS2

Akustischer Sensor

Claims (9)

1. Einrichtung zum Regeln einer Lüftungs- und/oder Klimaanlage (LA1, LA2) zur Raumluftregelung für einen Raum, die Einrichtung umfassend: Mittel zur Raumtemperaturregelung und/oder Mittel zur Luftqualitätsregelung, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeln der Lüftungs- und/oder Klimaanlage (LA1, LA2) auf akustischen Werten, insbesondere Messwerten, hinsichtlich des Raumes beruht.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend: Mittel zur Regelung des Luftvolumenstroms.
3. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, basierend auf akustischen Messwerten hinsichtlich des Raumes, insbesondere die Drehzahl von Ventilatoren der Raumluftregelung, einstellbar ist.
4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung dazu eingerichtet ist, dass die akustischen Messwerte in Echtzeit zum Regeln der Raumluftregelung verwendbar sind.
5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung dazu eingerichtet ist, dass das Regeln der Raumluftregelung basierend auf gespeicherten akustischen Werten durch eine prädiktive Regelung erfolgt.
6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung eingerichtet ist, dass das Regeln der Raumluftregelung basierend auf einem bekannten zeitlichen Verlauf von im Raum wiedergegebenen akustischen Werten durch eine prädiktive Regelung erfolgt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, wobei die prädiktive Regelung auf Optimierungsmethoden künstlicher neuronaler Netze, insbesondere auf Methoden des Deep Learnings, basiert.
8. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung durch einen Mikrocomputer realisiert ist.
9. Lüftungs- und/oder Klimaanlage (LA1, LA2) zur Raumluftregelung mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

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