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Regeleinrichtung für Klimaanlagen mit Raumfeuchteregler und Kühlgrenztemperaturregler
Klimaanlagen für industrielle Betriebe, die feuchtigkeits- und/oder temperaturempfindliche
Materialien verarbeiten, werden durch einen Temperatur- und einen oder mehrere Raumfeuchteregler
auf eine konstante Raumtemperatur und relative Feuchtigkeit geregelt. Der Temperaturregler
regelt die Temperatur der in fast gesättigtem Zustand aus einem Luftwäscher austretenden
Luft durch Steuern des Mengen-Verhältnisses von Außen- und Umluft in einer Mischkammer
vor dem Wäscher und gegebenenfalls Erwärmen oder Kühlen der in den Wäscher eintretenden
Luft oder des Befeuchtungswassers im Wäscher. Der Raumfeuchteregler regelt die relative
Feuchtigkeit im Raum durch Steuern der Zuluftmenge und durch verschieden starkes
Erwärmen der auf eine Mindestmenge verringerten Luft.
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Um eine gleichbleibende Verteilung der Zuluft zu erhalten, werden
auch Klimaanlagen gebaut, die eine konstante Menge Zuluft in die Räume bringen.
Der Raumfeuchteregler solcher Klimaanlagen regelt nur die Erwärmung der Zuluft oder
drosselt die im Wäscher behandelte Luftmenge und mischt ihr eine entsprechende Menge
Wäscherumgehungsluft aus dem Raum oder aus der Mischkammer vor dem Wäscher bei,
so daß die Zuluftmenge gleichbleibt.
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Das fast dauernd erforderliche Erwärmen der Zuluft ist wirtschaftlich
nicht tragbar und wird daher nur in seltenen Fällen angewandt. Bei Zumischen von
Wäscherumgehungsluft zur Wäscherluft müssen die Verunreinigungen der Umluft durch
Filter entfernt werden, um Verschmutzungen der Kanäle, Klappen und Heizregister
zu vermeiden. Diese Filter können wegen ihrer großen Abmessungen nicht immer untergebracht
werden. Diese Gründe führten dazu, die gesamte Luft durch den Wäscher zu führen
und die Kühlleistung der Klimaanlage durch den Raumfeuchteregler zu regeln, der
das Befeuchten der Luft im Wäscher durch Drosselung der verspritzten Wassermenge
steuert. Der Temperaturregler hinter dem Wäscher wird dabei als Feuchtkugelthermometer
ausgebildet, das die Kühlgrenztemperatur der an ihm vorbeistreichenden Wäscherluft
und damit ihren Wärmeinhalt konstant hält.
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Der absolute Wassergehalt der Raumluft ist in Betrieben, wie z. B.
Spinnereien und Webereien, in denen bei der Fabrikation keine nennenswerte Feuchtigkeit
an die Raumluft abgegeben oder aus ihr entzogen wird, gleich dem Wassergehalt der
Zuluft. Mit der Drosselung des Befeuchtungswassers im Wäscher durch den Raumfeuchteregler
sinkt die relative Feuchtigkeit der Zuluft. Da dabei die Kühlgrenztemperatur unverändert
gehalten wird, sinkt auch ihr absoluter Wassergehalt, während ihre Temperatur steigt.
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Im Raum hält der Raumfeuchteregler die relative Feuchtigkeit der Raumluft
konstant, so daß bei Erniedrigung des absoluten Wassergehaltes der Raumluft ihre
Temperatur sinkt. Diese Temperatursenkung, die 1 bis 2° C betragen kann, ist in
Räumen, die empfindliche Materialien verarbeiten, vielfach nicht zulässig.
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Die Erfindung sieht eine Regeleinrichtung für Klimaanlagen vor, die
diese Temperatursenkung verhindert. Sie verwendet dazu in bekannter Weise einen
Räumfeuchteregler, der durch ein Regelventil auf die im Wäscher verspritzte Wassermenge
und bei der Mindestwassermenge auf ein Ventil eines Heizregisters im Zuluftkanal
wirkt, und einen hinter dem Luftwäscher angeordneten, die Stellung der Außen- und
Umluftklappen steuernden. Kühlgrenztemperaturregler, dessen dauernd feucht gehaltener
Temperaturfühler an einem Ende an einem vor einer Auslaßdüse schwenkbaren Drosselhebel
derart angelenkt ist, daß bei steigender Temperatur die Längenzunahme des Fühlstabes
den Drosselhebel der Auslaßdüse nähert, wodurch der Luftaustritt aus dieser gehemmt
wird, so daß in der Anschlußleitung eine Druckerhöhung auftritt, die eine Stellmetnbrän
derart verstellt, daß eine Außenluftklappe geöffnet und eine Umluftklappe gedrosselt
wird, während der Fühlstab des Temperaturreglers am anderen Ende von einer für die
Einstellung des Sollwertes dienenden Stellschraube gehalten wird, die erfindungsgemäß
an einem Ende eines Schwenkhebels angelenkt ist, dessen anderes Ende von einem hygroskopischen
Band gehalten ist, das bei abnehmender relativer Feuchtigkeit der Wäscheduft den
Temperaturfühler und damit den Drosselhebel weiter von der Auslaßdüse abhebt, wodurch
der Druck in der Regelleitung sinkt. Bei zunehmender relativer Feuchtigkeit nimmt
der Feuchteregler die entgegengesetzte Verstellung des Drosselhebels vor, wodurch
der Druck ansteigt.
Durch die Verstellung der Stellschraube in Abhänffi
gkeit von der relativen Feuchtigkeit der aus dem g Wäscher austretenden Luft wird
der Sollwert des Kühlgrenztemperaturreglers bei abnehmender relativer Feuchtigkeit
erhöht und bei ansteigender relativer Feuchtigkeit erniedrigt, so daß der Wassergehalt
der Zuluft konstant bleibt und daher zufolge der durch den Raumfeuchteregler konstant
gehaltenen relativen Feuchtigkeit auch die Temperatur der Raumluft konstant bleibt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer mit Druckluft betriebenen
Regeleinrichtung nach der Erfindung zur Regelung von Klimaanlagen mitRaumfeuchte-
und Kühlgrenztemperaturregler dargestellt.
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Die für den Betrieb der Regeleinrichtung erforderliche Druckluft mit
konstantem Druck, der in der Regel etwa 1 atü beträgt, wird über ein Druckminderventil
in der jeweils erforderlichen Menge einem Druckluftbehälter entnommen. Dem Druckluftbehälter
wird die Druckluft durch einenKompressor zugeführt, dessen Motor von einem Druckschalter
bei Erreichen eines Druckes von z. B. 4 atü im Behälter stillgesetzt und bei Absinken
des Druckes auf z. B. 1,5 atii wieder in Betrieb gesetzt wird.
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Die Druckluft wird aus der Leitung 1 über die Einlaßdrossel 2 und
die Regelleitung 3 der Auslaßdüse 4 eines im Wäscheraustritt angeordneten Kühlgrenztemperaturreglers
zugeführt. Dieser besteht aus einem durch eine Stellschraube 5 in seiner Lage zur
Auslaßdüse 4 einstellbaren temperaturempfindlichen Stab 6, der von einem dauernd
feucht gehaltenen Überzug 7 bedeckt ist und auf einen vor der Auslaßdüse 4 stehenden
Drosselhebel 8 wirkt. Die am Stab 6 vorbeistreichende Wäscherluft läßt Wasser von
dessen feuchtem Überzug 7 verdunsten, solange die Wäscherluft nicht gesättigt ist.
Die zur Wasserverdampfung erforderliche Wärme wird der Luft im Austausch gegen den
Wasserdampf entnommen. Die Luft kühlt sich dadurch bis auf die Kühlgrenztemperatur
ab. Bei z. B. zunehmender Temperatur der Wäscherluft und unveränderter Feuchtigkeit
längt sich der Stab 6 und nähert den Drosselhebel 8 der Auslaßdüse 4, so daß der
Luftaustritt aus dieser mehr gehemmt wird und der Druck in der Regelleitung 3 steigt.
Dieser Druckanstieg verstellt eine an die Regelleitung 3 angeschlossene Stellmembran
9. Solche bestehen in üblicher Weise aus einer auf einer Seite durch eine Membran
verschlossenen Druckkammer, die auf einen federbelasteten Kolben wirkt, dessen Kolbenstange
das Verstellgestänge für Klappen oder bei Ventilen die Ventilspindel betätigt.
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Die Stehmembran 9 öffnet bei Druckanstieg in der Membrankammer unter
Spannen der Feder über ein Gestänge 10 die Außenluftklappe 11 und drosselt gleichzeitig
die Umluftklappe 12. Anschließend wird gegebenenfalls ein in der Zeichnung nicht
dargestelltes Ventil in der Heizmittelzuleitung zu einem Vorwärmer für das Wäscherwasser
geöffnet.
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Im Raum ist ein Raumfeuchteregler 13 angeordnet mit einem hygroskopischen
Fühler, der sich bei zunehmender relativer Feuchtigkeit längt und bei abnehmender
kürzt, z. B. ein Haarstrang. Der Raumfeuchteregler 13 erhält die Druckluft aus der
Leitung 1 über eine Einlaßdrossel 14 und eine Regelleitung 15. An die Regelleitung
15 ist eine Stehmembran 16 eines Drosselventils 17 in der Wasserleitung 18 zu den
Spritzwasserdüsen 19 im Luftwäscher und in Folgeschaltung eine Stellmembran 20 eines
Heizmittelventils 21 für ein Nachheizregister 22 zur Erwärmung der Zuluft angeschlossen.
Entsprechend der Erfindung ist das eine Ende des temperaturempfindlichen Stabes
6 des Kühlgrenztemperaturreglers an einem Ende eines doppelarmigen Hebels 23 angelenkt,
dessen anderes Ende an einem Haarstrang 24 angeschlossen ist, der sich bei zunehmender
relativer Feuchtigkeit längt und bei abnehmender Feuchtigkeit kürzt und durch eine
Feder 25 gespannt ist. Bei einer Längenänderung des Stranges 24 wird der temperaturempfindliche
Stab 6 und damit auch der Drosselhebel 8 der Auslaßdüse 4 genähert oder von ihr
entfernt, wodurch der Druck in der Regelleitung 3 steigt oder fällt.
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Die Regeleinrichtung arbeitet folgendermaßen: Bei hohen Außentemperaturen
und hohem Wärmeinhalt der Außenluft, z. B. im Sommer, und laufenden Arbeitsmaschinen
im klimatisierten Raum muß die Klimaanlage die höchste Kühlleistung aufbringen,
um die relative Feuchtigkeit im Raum nicht unter den gewünschten Wert sinken zu
lassen. Der Haarstrang des Raumfeuchtereglers 13 kürzt sich, sobald die relative
Feuchtigkeit zu sinken beginnt. Der Raumfeuchteregler 13 öffnet daher seine Reglerdüse,
so daß der Druck in der Regelleitung 15 sinkt und das Drosselventil 17 geöffnet
und das Ventil 21 geschlossen wird, wie aus der in der Zeichnung angedeuteten Stellung
des Ventiltellers zu der Strömungsachse des Ventils ersichtlich ist.
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Werden die Maschinen, z. B. in der Mittagspause, stillgesetzt, so
erniedrigt sich die von der Klimaanlage aus dem Raum abzuführende Wärmemenge um
das Wärmeäquivalent der Leistungsaufnahme der Antriebsmotoren. Die relative Feuchtigkeit
im Raum nimmt zu. Der Haarstrang des Raumfeuchtereglers 13 längt sich und drosselt
den Druckluftaustritt aus der Düse, wodurch der Druck in der Regelleitung 15 ansteigt.
Dieser Druckanstieg verstellt die Stehmembran 16 des Regelventils 17 derart, daß
die durch die Leitung 18 zum Luftwäscher fließende Wassermenge gedrosselt wird.
Die relative Feuchtigkeit der aus dem Wäscher austretenden Luft sinkt daher. Der
der Wäscherluft ausgesetzte Haarstrang 24 des Kühlgrenztemperaturreglers verkürzt
sich, wodurch Tiber den Hebel 23 der feuchtgehaltene Stab 6 und damit der Drosselhebel
8 von der Düse 4 entfernt wird und mehr Druckluft aus der Regelleitung 3 entweicht
und der Druck in ihr sinkt. Diese Drucksenkung verstellt die Stellmembran 9, da
die Feder gegen einen kleineren Druck in der Membrankammer wirkt, so daß die Außenluftklappe
11 gedrosselt und die Umluftklappe 12 geöffnet wird. Durch die Klappenverstellung
wird die Umluftmenge vergrößert und die Außenluftmenge verkleinert, wodurch der
Wärmeinhalt des in den Wäscher eintretenden Luftgemisches erhöht wird. Die durch
den Haarstrang 24 vorzunehmende Verstellung des Stabes 6 und damit die Menge der
beizumischenden Umluft wird derart auf die jeweilige Erniedrigung der relativen
Feuchtigkeit der Wäscherluft abgestimmt, daß der Wassergehalt der Zuluft annähernd
konstant bleibt.
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Bei sinkender Außentemperatur entweicht ein Teil der im Raum entwickelten
Wärme durch die Wärmeverluste- des Gebäudes ins Freie, so daß die durch die Klimaanlage
abzuführende Wärme verkleinert wird. Ist dieser Wärmeverlust größer als die Wärmeabgabe
der Maschinen, so reicht die Verringerung der relativen Feuchtigkeit der Zuluft
durch Drosselung der verspritzten Wassermenge nicht aus, um ein Ansteigen der relativen
Feuchtigkeit im Raum zu verhindern. Der Raumfeuchteregler 13 drosselt den Luftaustritt
aus seiner Regeldüse stärker als im vorhergehenden
Beispiel, so
daß in der Regelleitung 15 der Druck höher ansteigt und durch die Stellmembran 20
das Heizmittelventil 21 zum Heizregister 22 geöffnet wird, wodurch die Zuluft entsprechend
erwärmt wird.