DE1679488A1

DE1679488A1 - Klimaanlage

Info

Publication number: DE1679488A1
Application number: DE19671679488
Authority: DE
Inventors: Newton Alwin B
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1966-01-24
Filing date: 1967-01-23
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1168511A; DE1679488C3; NL6701073A; GB1168510A; BE693044A; US3384155A; FR1509394A; DE1679488B2

Description

PATENTANWÄLTE 16 / 9 H O

dr.ing. H. NEGENDANK · dipving.H.HAUCK · DIPI..-PHYS. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN

HAMBURG 36 · NEUER WAH. 41

TEI.. 36 74 88 UND 3 6 4115

BORGr-WARNER CORPORATION telegb. negbdapatbnt

200 South Miciiigan Avenue München 13 · mozartstr. 23

OHIOAGO. Illinois 60604 (USA) ^TEI"^538O08e

■''■'■■■■■ 1 TELBGH. NBGKDAPATBJiX MÜNCHEN

Hamburg, 21. Januar 1967

Klimaanlage

Die Erfindung bezieht sich auf Klimaanlagen, insbesondere auf die Verrohrungs- oder Wasserverteilungsanlage für eine Klimaanlage für mehrere Räume.

In Gebäuden mit mehreren Räumen, wie Bürohäusern, Hochhäusern, Hotels und ähnlichen Gebäuden, benutzte Klimaanlagen sind optimal so ausgebildet, daß die !Temperatur in jedem Raum (oder wenigstens in einer kleinen Gruppe von Räumen) unabhängig geregelt werden kann. Wegen der verhältnismäßig großen Sonneneinstrahlung-in den äußeren Räumen wird die Anlage zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß für die Klimaeinheiten (Induktions- oder Ventilatorschlange) ständig sowohl heißes als auch kaltes Wasser zur Verfügung steht, außer wenn alle Räume beheizt (oder gekühlt) werden müssen. Jedoch könen auch, wenn die Außentemperatur ziemlich niedrig (-1,1 ⁰C bis 4»4 ⁰C) ist, diese der Sonneneinstrahlung ausgesetzten Außenzonen eine Kühlung erfordern, wenn auch die Bereiche auf der

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Schattenseite beheizt werden müssen. In den Innenzonen, in denen die Wärmebelastungen nahezu vollständig auf Beleuchtung, Büroausrüstung und Personal zurückzuführen sind, kann während des ganzen Jahres eine Kühlung erforderlich

Die bekannten Verrohrungs- oder Wasserverteilungsanlagen zum Heranführen von heißem und kaltem Wasser (oder einem anderen Wärmeaustauschmittel) an alle Baumeinheiten ist ziemlich kompliziert. Es sind gegenwärtig drei Grundsysteme im Gebrauch:

Das "Vierrohr¹¹-, das "Dreirohr"- und das "Zweirohr"-System. Bei dem Vierrohr system werden die einzelnen Raumeinheiten von der Heiz- oder der Kühlvorrichtung über getrennte leitungen mit heißem bzw. kaltem Wasser versorgt. Das die Raumeinheiten verlassende Wasser wird der Heiz- bzw, der Kühlvorrichtung durch getrennte Leitungen wieder zugeführt. Bei dem Dreirohrsystem wird das heiße und kalte Wasser durch getrennte Leitungen in die einzelnen Raumeinheiten geführt, jedoch über eine gemeinsame Leitung, in der das aus allen Einheiten zurückströmende Wasser auf dem Weg zur Heiz- oder Kühlvorrichtung gemischt wird, zurückgeführt, wobei ein Seil dieses zurückströmenden Wassers zur Kühlvorrichtung und der übrige Teil zur Heizvorrichtung gelenkt wird. Das Zweirohrsystem umfaßt eine an jede Baumeinheit angeschlossene Zufuhr- und eine Bückflußleitung. Das System ist somit für eine gegebene Zeit auf die Umwälzung von heißem oder kaltem Wasser zu allen Einheiten

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innerhalb der Anlage begrenzt. Normalerweise wird heißes Wasser umgewälzt, wenn die meisten Räume Heizung verlangen, und kaltes Wasser, wenn die meisten Räume Kühlung verlangen. Bei zwischen diesen beiden Extremen liegenden Bedingungen ist eine genaue Regelung unmöglich.

Trotz der höheren Betriebskosten des Dreirohrsystems und bestimmter Druckausgleichsprobleme, die bei dem Betrieb

dieses Systems auftreten, hat sich dieses System doch wegen seiner geringen Einbaukosten infolge des Portfalles der besonderen Rückflußleitung in der Praxis sehr bewährt. Wenn bedacht wird, daß die Wasserverteilungsanlage etwa 50 io der Gesamtanlagekosten einschließlich der Heizvorrichtung, der Kühlvorrichtung, der Raumeinheiz- und Regelungsvorrichtungen ausmacht, dann ist leicht ersichtlich, daß Verbesserungen, die sich auf die Ausschaltung unnötiger Verrohrungen richten, zu beträchtlichen Einsparungen führen können.

Die vorliegende Erfindung kann allgemein als eine verbesserte Klimaanlage bezeichnet werden, die eine einzige Leitung zur Verteilung des Wassers (oder anderen Wärmeaustauschmittels) an die einzelnen Raumeinheiten benutzt und daher als "Einrohr"-System betrachtet werden kann. Die einzige Wasserzufuhr- (und -rückfluß-) Leitung bildet den Hauptteil einer vollständigen Leitungsanlage mit geschlossenem Kreislauf, welche alle Raumeinheiten mit der Wassererwärmungs- und der Wasserkühlvorrichtung verbindet. Wenn die

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herrschenden Bedingungen so sind, daß einige Räume beheizt und andere gekühlt werden müssen, dann wird heißes und kaltes Wasser abwechselnd durch die Anlage hindurchgeführt_o

Wenn die thermostatische Steuerung für eine bestimmte Einheit eine Beheizung verlangt, dann wird Wasser von der Zufuhrleitung zu der Raumeinheit abgenommen, und zwar nur bei Umwälzung von heißem Wasser der Raumeinheit zugeführt, sonst wird das Wasser vorbeigeführt. Wenn ein Raum Kühlung verlangt, dann wird Wasser durch die Raumeinheit nur bei Umwälzung von kaltem Wasser entnommen, sonst wird es

vorbeigeführt ο Die Umwälzzeit, d. h. das Verhältnis der Umwälzzeit des kalten Wassers zur Umwälzzeit des heißen Wassers wird gemäß dem Gesamtkühl- oder Heizbedarf gesteuert und wechselt oft genug, so daß in allen Zonen eine gute Temperaturregelung aufrechterhalten werden kann.

Es ist daher eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine Klimaanlage mit einer verbesserten Leitung zur Verbindung der Wassererwärmungs- und Kühlvorrichtung mit den einzelnen Raumklimaeinheiten zu schaffen. Durch die Erfindung wird mit geringem Aufwand eine Klimaanlage geschaffen, bei der die Temperatur in den verschiedenen Zonen individuell geregelt werden kann und bei der, wenn einige Räume eine Kühlung und andere eine Beheizung verlangen, das erwärmte oder gekühlte Wasser abwechselnd für die Raumklimaeinheiten verfügbar gemacht wird«

Yfeitere Eigenschaften und Vorteile gehen aus der Beschreibung

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in Verbindung mit den Zeichnungen hervor. Es zeigern

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer "bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Figo 2 einen Schnitt durch die Einlaßverbindung für eine der Raumkliiüaeinheiten,

Pig. 3 einen Schnitt durch die Auslaßverbindung für eine der Raumklimaeinheiten,

Pig. 4 eine schematische Darstellung einer Temperaturregelanlage,

Pig. 5 eine Temperaturregelanlage für eine abgewandelte Form der Erfindung,

Pig. 6 einen teilweise schematisoh dargestellten Schnitt durch die Wasserzufuhr- und Rückflußeinrichtung und eine Regelung für eine abgewandelte Form der Erfindung,

Fig. 7 eine Temperaturregelanlage für eine weitere Abwandlung der Erfindung, und

Figo 8 eine teilweise schematische Darstellung einer abgewandelten Umwälzanlage.

Fig. 1 zeigt die Hauptwasserzufuhr- und Rückflußleitung 10, die den Hauptteil eines Leitungssystems mit geschlossenem

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Kreislauf bildet, einschließlich einer Zuführsteigeleitung 10a und einer Rückflußleitung 10b. Die Leitung 10 verbindet eine bekannte Flüssigkeitskühleinrichtung 12, eine Erwärmungseinrichtung oder einen Kessel 14 und mehrere Raumklimaeinheiten 16 miteinander, die jeweils in den zu regelnden Zonen A, B und C angeordnet sind. Die Auslaß-* leitung 13 aus der Kühleinrichtung 12 und die Auslaßleitung 15 aus dem Kessel 14 sind beide an ein Dreiwegehahn

18 angeschlossen, der wahlweise durch eine Leitung 21 kaltes oder heißes Wasser an die Saugseite einer Pumpe 20 heranführt. Der Hahn 18 wird durch eine Zeitsteuerung 19 gesteuert. Es sei darauf hingewiesen, daß die in Pig. 1 gezeigten Raumeinheiten und Zonen nur darstellend für eine große Anzahl derartiger Einheiten und Zonen bei einem typischen Mehrraumeinbau sind.

Die Raumklimaeinheiten 16 bestehen jeweils aus einem Ventilator 22 oder einer anderen Luftumwälzeinrichtung und einem Wärmeaustauscher 24, der von der Leitung 10 über einzelne Einlaßleitungen 25 mit Wasser versorgt wird. Das die Wärmeaustauscher 24 verlassende Wasser wird durch die einzelnen Auslaßleitungen 27 zur Leitung 10 zurückgeführt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die mit den Wärmeaustauschern 24 in den Raumeinheiten 16 verbundenen Einlaß- und Auslaßleitungen durch sog. Einweg-T-Stücke 28 mit der Leitung 10 verbunden. Si· Einlaßstücke 28 (Pig. 2) und die Auelaßatücke 30 (Fig. 3) sind so ausgebildet, daß

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sie einen Teil des durch die Leitung 10 strömenden Wassers durch kegelförmig ausgebildete Umlenkvorrichtungen 32, zu den Wärmeaustauschern ableiten. Die Auslaß-T-Stücke (Fig. 3) sind so angeordnet, daß die Umlenkvorrichtung den Durchfluß des Wassers durch die Leitung 10 drosselt und dadurch die Geschwindigkeit erhöht, einen Durchfluß durch die Auslaßleitung 27 und den Wärmeaustauscher 24 veranlaßt. Das Einlaß-T-Stück 28 ist so angeordnet, daß die Umlenkvorrichtung 32 einen Teil der durch die Leitung 10 strömenden Flüssigkeit abschöpft und dadurch einen Durchfluß in die Einlaßleitung 25 ermöglicht.

Jede Einlaßleitung 25 schließt ein Ventil 36 ein, das von einer Regeleinrichtung 38 betätigt wird, und zwar in Abhängigkeit 1) von der Temperatur der Luft in den zu klimatisierenden Zonen, die durch temperaturempfindliche

Kolben 40 oder dergleichen wahrgenommen wird und 2) in Abhängigkeit von der Temperatur des für die Wärmeaustauscher der Raumeinheit verfügbaren Wassers, die durch temperaturempfindliche Kolben 42 oder dergleichen wahrgenommen wird, die vorzugsweise vor der Einlaßverbindung 28 angeordnet sind. Wenn irgendein Kolben 40 eine Temperatur oberhalb des erwünschten Temperaturwertes wahrnimmt und dadurch eine Kühlung verlangt wird, dann öffnet sich das Ventil 36 nur dann, wenn kaltes Wasser durch die Leitung umgewälzt wird, und wenn ein Kolben 40 eine Temperatur oberhalb des erwünschten Temperaturwertes wahrnimmt und dadurch eine Heizwirkung verlangt wird, dann öffnen sich

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die Ventile 36 nur dann, wenn heißes Wasser durch die Leitung 10 umgewälzt wird.

Die Ventilsteuerung für die Raumeinheiten 16 kann in der in Fig. 4 gezeigten Art ausgebildet sein. Von den Kolben 40 bzw. 42 werden zwei SPDP-Schalter 44 und 46 betätigt. Der Schalter 44 ist zwischen dem Kontakt c (entsprechend einem Kühlbedarf und bei etwa +23,9 ⁰O geschlossen) und einem Kontakt h (entsprechend einem Heizbedarf und bei etwa +22,8 ⁰C geschlossen) beweglich. Der Schalter 46 ist zwischen einem Kontakt c¹ (geschlossen unterhalb +18,3 ⁰O und anzeigend, daß in der Leitung 10 Kühlwasser verfügbar ist) und einem Kontakt h¹ (geschlossen oberhalb +26,7 ⁰O und anzeigend, daß heißes Wasser zum Heizen verfügbar ist, beweglich. Es ist ein Kreislauf mit den Schaltern 44, 46, einer Energiezufuhr 48, Leitungen 50, 51, 52 und einer Solenoidbetätigungsvorrichtung 54 vorgesehen, so daß das Ventil 36 nur dann geöffnet wird, wenn die Kontakte c und c¹ oder wahlweise, wenn die Kontakte h und h¹ geschlossen sind. In der in voll ausgezogenen Linien gezeigten Lage fließt heißes Wasser in der Leitung 10, so daß der Schaltarm des Schalters 46 einen Stromkreis durch den Kontakt h¹ schließt. Die Temperatur innerhalb des Baumes ist derart, daß sie eine Erwärmung von den Raumklimaeinheiten verlangt, so daß der Schaltarm des Schalters 44 den Kontakt h schließt. Da die Kontakte h und h¹ durch die Leitung 51 und die Kontakte c und c¹ durch die Leitung 52 verbunden sind, ist der Stromkreis zwischen den beiden Schaltern geschlossen. Das Solenoid 54 ist daher erregt, um das Ventil zu öffnen. Wenn eine genauere Temperaturregelung erwünscht ist, dann ist

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es möglich, die in Pig. 4 gezeigte Ventilregelung mit Mitteln zur Veränderung der Geschwindigkeit des Ventilators 22 zu kombinieren. Ein solches Regelschema ist in Fig. 5 gezeigt, wobei vorausgesetzt ist, daß dieselbe Ventil« regelung der Pig. 4 oder eine entsprechende auch in dieser Anlage verwendet wird. Der Ventilatormotor 60 wird von einem Motordrehzahlregler 62 geregelt, der vorzugsweise ein Festzustandsregler ist und die dem Motor zugeführte Energie in Abhängigkeit von einem Regelsignal verändert, im allgemeinen einem veränderlichem Widerstand, der einen SCR-Stromkreis beaufschlagt. Wie gezeigt, wird das Signal für den Drehzahlregler 62 durch zwei Thermistoren erzeugt, die in Reihenschaltung gekuppelt und in thermischer Beziehung mit der Leitung 10 angeordnet sind. Ein Thermistor 64 hat oberhalb +18,3 ⁰C einen verhältnismäßig stabilen Widerstand, der jedoch bei einem Abfall seiner Temperatur unter +18,3 ⁰C zunimmt. Ein Thermistor 66 hat einen konstanten Widerstand unterhalb +23,9 ⁰G, der jedoch bei einem Temperaturanstieg über diesen Wert hinaus zunimmt. Der zusammengefaßte Widerstand der Thermistoren 64 und 66 hat einen Mindestwert, wenn die Temperatur des durch die Leitung 10 hindurchströmenden Wassers zwischen 18,3 ⁰O und 23,9 ⁰C liegt ο Der Widerstand nimmt jedoch etwa proportional zu, wenn die Wassertemperatur diesen Bereich über- oder unterschreitet ο Der Drehzahlregler 62 erzeugt daher eine entsprechende Zunahme der Ventilatordrehzahl, wenn das für den Wärmeaustauscher der Raumeinheit verfügbare Wasser kälter oder wärmer wird.

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Pig. 6 zeigt eine v/eitere Auaführungsform einer Raumkliinaeinheit (und Steuerungen). Hier kommt zur Regelung des Wasserstromes von der Leitung 10 kein Ventil und kein Einweg-T-Stück zur Anwendung, sondern die Einlaßleitung 25 ist mit einer kleinen Umwälzpumpe 70 versehen, welche einen vollständig eingekapselten magnetischen läufer 71 einschließt, der von einem Motor 72 über einen äußeren umlaufenden Magneten 73 angetrieben wird.

Es ist eine Regeleinrichtung 38· vorgesehen, zu der ein erster Temperaturtastkolben 42·, der auf der Hauptzufuhrleitung 10 angeordnet ist, und ein zweiter Kolben 40' gehört, der in dem Eingangsluftstrom auf der Einlaßseite des Ventilators 22 angeordnet ist. Der Stromkreis der Regeleinrichtung 38' ist der gleiche wie der für die Regeleinrichtung 38 gemäß Mg. 4 abgesehen davon, daß anstatt der Regelung der Solenoid-Ventilbetätigungsvorrichtung 54 der Elektromotor 72 so angeordnet ist, daß die Pumpe 70 betätigt wird, wenn 1) eine Erwärmung gefordert wird und heißes Wasser in der Leitung 10 fließt oder wenn 2) eine Kühlung gefordert

wird und kaltes Wasser in der Leitung 10 fließt. Gegebenenfalls kann eine Ventilatordrehzahlregelung, wie sie in Verbindung mit Mg. 5 beschrieben wurde, in Verbindung mit der Wasserdurchflußregelung der Umwälzpumpe benutzt werden.

Es kann bei einigen Einbauten wünschenswert sein, die Durchflußsteuerventile oder Umwälzpumpen wegfallen zu lassen,

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einfach eine Ventilatordrehzahlregelung zu "benutzen und dabei einen ständigen Wasserumlauf durch die Wärmeaustauschschlangen in den Raumeinheiten 16 zu gestatten. Eine Regelung dieser

Art ist in Fig. 7 gezeigt.

Bei dieser Anlage steuert der Kolben 42'·, der die Wassertemperatur in der Leitung 10 wahrnimmt, einen DPDP-Schalter 80, der den Richtungsinn des Kolbens 40'' zur Wahrnehmung der Lufttemperatur umkehrt. Der Kolben 40'' ist mit einem Potentiometer 81 gekuppelt, das ein Steuersignal für die Motordrehzahlregelung 82 erzeugt» Die Motorregelung 82 ist so angeschloeser", daß sie die Drehzahl des Ventilatormotors 60, der den Ventilator 22 antreibt, mit einer Veränderung4es Widerstandsverhältnisses zwischen den Anschlüssen χ und y sowie χ und ζ verändert. Der Kolben 40'· bewegt einen Reiter 84 quer über einen Widerstand 86 mit Grenzlagen an jedem Ende, die einer Temperatur von 23,9 °0 bzw. 25,6 ⁰C entsprechen. Wenn in der Leitung 10 kaltes Wasser fließt, dann finden sich die Schalterarme 80a und 80b an dem Schalter 80 in Berührung mit den Kontakten c-c. Wenn eine Kühlung verlangt wird, dann bewegt sich der Reiter 84 von links nach rechts und erhöht dadurch den Widerstand in dem Stromkreis zwischen den Anschlüssen χ und ζ mit Bezug auf den Widerstand zwischen den Anschlüssen χ und y. Wenn heißes Wasser in der Leitung 10 zu strömen beginnt, dann wird der Schalter 80 zurückgestellt, um die Schaltarme 80a und 80b zu den Kontakten h-h zu bewegen. Dieses Zurückstellen kehrt das Widerstandsverhältnis um und setzt die Ventilatordrehzahl auf einen niedrigen Wert herab oder schaltet den Ventilator ab. Wenn dann eine Erwärmung gefordert wird, dann

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"bewegt sich der Reiter von rechts nach links und erhöht somit den Widerstand zwischen den Anschlüssen χ und ζ mit Bezug auf den Widerstand zwischen den Anschlüssen χ und y zur Erhöhung der Ventilatordrehzahl.

Es wird nun unter Bezugnahme auf Pig. 1 die Durchflußsteuerung für das an die Raumeinheiten herangeführte Wasser beschrieben. Das von den einzelnen, mit der Leitung 10 verbundenen Raumeinheiten zurückströmende Wasser wird durch die Rückflußsteigeleitung 10b zu einem Dreiwegehahn 100 geführt, der wahlweise entweder eine Leitung 101, die an die Kühlwassereinlaßleitung 103 angeschlossen ist, oder die Leitung 105, die an die Erwärmungseinlaßleitung 107 angeschlossen ist, speist. Auf die Temperatur der zurückströmenden Flüssigkeit, wie sie vor dem Dreiwegehahn durch einen wärmeempfindlichen Kolben 104 wahrgenommen wird, spricht ein Regelventil 102 an und führt das zurückströmende Wasser in Abhängigkeit von seiner Temperatur wahlweise zur Heizvorrichtung 14 oder zur Kühlvorrichtung 12c Wenn das zurückströmende Wasser eine Temperatur von weniger als etwa +21,1 ⁰C hat, dann ist das Ventil zur Leitung 101 offen, und wenn die Temperatur über +21,1 ⁰C liegt, dann wird das Ventil in eine Stellung bewegt, die die Rückflußsteigleitung 10b mit der Leitung 105 verbindet.

Um den Umschaltebetrieb von der Heißwasserzufuhr auf die Kaltwasserzufuhr und umgekehrt Bparsamer zu gestalten, sind zwei Speicherbehälter 110 und 112 vorgesehen. Der Kaltwasserspeioher 110 ist mit der Kühleinlaßleitung und der Heißwasserspeicher 112 mit der Heißeinlaßleitung 107 verbunden. Die

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oberen Abschnitte der beiden Behälter aind durch eine Druckausgleichleitung 111 miteinander verbunden.

Der Taktbetrieb der Anlage zum abwechselnden Liefern heißen und kalten Wassers zu den Raumeinheiten unterliegt dem Betrieb der Zeitsteuerung 19» die den Dreiwegehahn 18 auf der Saugseite der Pumpe betätigt. Der Hahn 18 wird nach einem Plan gesteuert, so daß der Dreiwegehahn, wenn die Heizbelastungen einen vorher festgelegten Wert überschreiten (annähernd 60 °ß> der Höchstlast für das gesamte Gebäude) derart eingestellt wird, daß er erwärmte Flüssigkeit von-der Heizeinrichtung 40 zu allen Raumeinheiten umwälzte Wenn die Kühllast einen vorher festgelegten Wert überschreitet (annähernd 75 $ der Höchstlast für das gesamte Gebäude), dann wird der Dreiwegehahn 18 so eingestellt, daß er die Leitungen 13 und 21 miteinander verbindet, um ununterbrochen gekühltes Strömungsmittel von der Kühleinrichtung 12 umzuwälzen. Bei mittleren Belastungsbedingungen wird der Dreiwegehahn durch die Zeitsteuerung 19 im Wechseltakt betrieben, um zuerst gekühltes und dann heißes Wasser während vorher festgelegter Zeitspannen umzuwälzen. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Zeit, während welcher heißes Wasser umgewälzt wird, zu der Zeit, während welcher kaltes Wasser umgewälzt wird, von den relativen Heiz- und Kühlbedürfnissen abhängig» Dieses kann durch Wahrnehmung des relativen Temperaturabfalle (oder Anstieges) innerhalb der gesamten Anlage bei Misohung der Temperaturen des den Einheiten bei 114 zugeführten Wassers und des von den Einheiten bei 116 abgegebenen Wassers festgestellt werden. Es kann automatisch durch eine Programmiereinrichtung oder von Hand durch den Bedienungsmann

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oder einen Ingenieur vorgenommen werden. Die Betriebsweise ist folgende:

Wenn die Bedingungen so sind, daß in keinem Teil des Gebäudes Kühllasten erwartet werden, dann wird der Dreiwegehahn 18 so eingestellt, daß er ununterbrochen heißes Wasser von der Heizvorrichtung 14 zu allen Raumeinheiten 16 führt, und zwar über die Leitung 15, den Dreiwegehahn 18, die Leitung 21, die Pumpe 20 und die Speisesteigleitung 10a. Da das zurückströmende Wasser eine die Temperatur übersteigende Temperatur hat, wird der Dreiwegehahn 100 von dem Regelventil 102 so eingestellt, daß er das Wasser durch die Leitungen 105 und 107 zur Heizvorrichtung zurückführt. Das Wasser in dem Speicher 112 hat einen verhältnismäßig niedrigen Stand, während das Wasser in dem Speicher 110 seinen Höchststand hat.

Wenn sich die Bedingungen ändern, so daß an den verschiedenen Orten sowohl eine Erwärmung als auch eine Kühlung erforderlich ist, dann stellt die Zeitsteuerung 19 den Dreiwegehahn 18 so ein, daß er den Heißwasserzufluß absperrt und beginnt, kaltes Wasser durch die Kühleinrichtung 12 umzuwälzen. Zu Beginn fließt das Wasser von dem Speicher 110 durch die Leitung 103, die Kühlwasserschlange in der Kühleinrichtung 12, die Leitung 13, den Dreiwegehahn 18, die Pumpe 20 und die Leitung 10. Da in den Leitungen noch eine beträchtliche Menge heißen Wassers vorhanden ist, ist während der ersten wenigen Minuten naoh dem Wechsel die Regelung für den

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Dreiwegehahn 100 noch so eingestellt, daß er das Wasser an

die Heizvorrichtung zurückgibt. Da die Auslaßleitung der Heizvorrichtung abgesperrt ist, wird das zurückkehrende heiße Wasser dem Speicher 112 zugeführt, während sich der Kaltwasserspeicher entleert. Sobald das kalte Wasser beginnt, zum Dreiwegehahn 100 zurückzukehren, wird der Dreiwegehahn zurückgestellt, so daß er den Fluß zum Heißwasserspeicher absperrt und ihn durch die Leitungen 1o1

und 1o3 zur Kühleinrichtung führt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kühlwasserbehälter im wesentlichen leer«. Dieser Betrieb wird in Abhängigkeit von dem jeweiligen Heiz- oder Kühlbedarf auf einer festgelegten Basis im Takt durchgeführt, um den Durchfluß heißen und kalten Wassers etwa ein- bis sechsmal je Stunde zu wechseln, so daß jede der Eaumklimaeinheiten mit Wasser brauchbarer Temperatur versorgt wird, um die an den einzelnen Orten erwünschten Bedingungen aufrechtzuerhalten, gleichgültig, ob eine Heizung oder Kühlung verlangt wird. Wenn an irgendeinem Abschnitt des Gebäudes keine Beheizung mehr verlangt wird, dann liefert der Dreiwegehahn 18 ununterbrochen Kühlwasser von der Kühleinrichtung 12 durch die Leitung 13_f den Dreiwegehahn 18, die Pumpe 20, die Leitung 10, die Leitung 101 und die Leitung 103. Zu diesem Zeitpunkt wird das gesamte heiße Wasser in dem Behälter 112 gespeichert, und der Kaltwasserspeicher ist leer. Die Leitung 111 verbindet die oberen Abschnitte beider Speicherbehälter miteinander, so daß sich einer entleert, während sich der andere füllt. Der Raum oberhalb der Flüssigkeit kann entweder mit Luft oder einem inerten Gas, wie Stickstoff oder Freon gefüllt sein.

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Bei einigen Anwendungsformen der Erfindung» insbesondere bei kleineren Einbauten, bei denen das Wasservolumen in dem Stromkreis verhältnismäßig klein ist, kann es wünschenswert sein, für eine bestimmte Zeit zwischen den Wechseln die gesamte Anlage, die Heizvorrichtung und die Kühlvorrichtung umgehen zu lassen, um die Temperatur des umgewälzten Wassers allmählich auf einen mittleren Temperaturwert zu bringen. Eine solche Anlage zum Herumleiten des Wassers um die Heizvorrichtung und Kühlvorrichtung ist in der Pig. 8 gezeigt» An ein Dreiwegehahn 122, in welchen das zurückströmende Wasser von der Rückstromsteigleitung 10b hineinströmt, ist eine Umgehungsleitung 120 sowie ein Leitungsabschnitt 124 angeschlossen, der zu dem Dreiwegehahn 100 führt. Die Leitung 21, die den Dreiwegehahn 18 mit der Pumpe 20 verbindet, enthält einen Dreiwegehahn 126, dessen Stellung mit dem Dreiwegehahn 122 abgestimmt ist.

Unter der Annahme, daß das Wasser mit einer Temperatur

etwa
von/+49 C herangeführt und mit etwa +37,8 C zurückgeführt wird, kann die Flüssigkeit unter Umgehung der Heizvorridhtung für eine lange Zeit durch die eine Beheizung verlangenden

Haumeinheiten umgewälzt werden, um die Temperatur des zurückkehrenden Y/assers auf etwa 24 ⁰C zu senken. Die Anlage kann dann umgeschaltet werden, um den Beginn der Umwälzung des Wassers durch die Kühlwasserschlange in der Kühleinrichtung 12 zu beginnen· Die Steuereinrichtung 130 für die Dreiwegehähne 122 und 126 kann bekannter Art sein, die beide Dreiwegehähne gleichzeitig betätigen kann. Wenn entweder die Kühleinrichtung oder die Heizeinrichtung in Betrieb ist, dann ist der Dreiwegehahn 122 so eingestellt, daß er die Rüokflußsteig-

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leitung 101a mit der leitung 124 verbindet, während der Dreiwegehahn 126 so eingestellt ist, daß er Flüssigkeit unmittelbar von dem Dreiwegehahn 18 zur Saugseite der Pumpe führt. Während des Umschalttaktes wird der Breiwegehahn so eingestellt, daß er die Rückflußsteigleitung 10b mit der Umgehungsleitung 120 verbindet«, Der Dreiwegehahn 126 wird so eingestellt, daß er die Umgehungsleitung mit der leitung 121, die zum Pumpeneinlaß führt, verbindet. Die Steuereinrichtung kann von Hand betätigt oder automatisch entsprechend einem vorher festgelegten Plan auf Zeit eingestellt werden, je nach den herrschenden Bedingungen.

Die verschiedenen Arten der Erfindung sind mit Bezug auf Anlagen beschrieben worden, die mit Ventilatorschlangenraumeinheiten arbeiten? es liegt jedoch auf der Hand, daß bekannte Induktionseinheiten, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 783 979 erläutert sind, an ihre Stelle treten können. Bei den Abwandlungen, in denen die Ventilatormotordrehzahl verändert wird, könnten die entsprechenden Induktionseinheiten mit Luftstromdämpfern versehen werden, um den durch die Wärmeaustauschschlangen hervorgerufenen Luftstrom herabzusetzen.

Bei der Erwähnung von Ventilatorschlangen- oder Induktionseinheiten als Raumklimaeinheiten sei darauf hingewiesen, daß derartige Einheiten nicht auf Bodeneinheiten mit senkrechter Luftabgabe beschränkt sind. Es können auch

solche Einheiten benutzt werden, die waagerecht im Bereich der Deoken aufgehängt und so angeordnet werden, daß

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sie die Luft durch. Kanäle heranführen. Sie können auch innerhalb einer bestimmten Zone mehr Räume als nur einen versorgen, indem sie mit Zweigkanälen ausgestattet werden, die in verschiedene Räume führen, wobei eine einzige Wärmeaustauschschlange vor den Auslässen angeordnet isto

Während die Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben wurde, sei doch darauf hingewiesen, daß dieses nur der Erläuterung und keinesfalls der Begrenzung dient.

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Claims

υκ. ing. II. NEGENDANK · difl.-ing.H. HAUCK · dipl-phys. W. SCHMITZ HAMBURG-MÜNCHEN HAAiBI1RG 36 · NEUER WALl Il TEL. 36 74 28 TJND 36 41 IS BORG-WARNER CORPORATION" telegr. negedapatbnt hambuh« South Michigan Avenue München 10 · mozartstr. 23 TEL·.3380386 CHICAGO. Illinois 60604 (USA)TBlBQH. „eiD„iT,NI »«„„«» Hamburg, 21. Januar I967 Patentansprüche

1. Mehrraumklimaanlage mit mehreren Raumklimaeinheiten, die in mehreren thermisch verschieden belasteten Zonen angeordnet sind, wobei jede Kliraaeinheit einen Flüssigkeits-Luftwärmeaustauscher und eine Umwälzvorrichtung zum Umwälzen der Raumluft über den Wärmeaustauscher einschließt und eine Heizvorrichtung zur Erwärmung des flüssigen Wärmeaustauschmediums vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Kombination mit einer Kühlvorrichtung (12), die mit der Heizvorrichtung (H) parallelgeschaltet ist und ein* flüssigem Austauschmedium kühlt, wobei ein in sich geschlossenes Leitungssystem die Raumeinheiten (16), die Heizeinrichtung und die Kühleinrichtung miteinander verbindet und eine Hauptleitung (10) einschließt, indem einzelne Einlaßleitungen (25) zwischen der Hauptleitung und

der Einlaßseite jedes Wärmeaustauschers (24) in einer Raumeinheit und einzelne Rückstromleitungen (27) zwisohen der Hauptleitung und der Auslaßseite jedes Wärmeaustauschers

angeschlossen sind, und daß Temperaturregeleinrichtungen 20981-1/0618 _₂_

(38) den einzelnen Raumeinheiten zugeordnet sind und eine Wärmeübertragung zwischen dem umgewälzten Wärmeaustauschmedium sowie der Luft in den Zonen nur bei Kühlbedarf bewirken, wenn ein Kühlmedium verfügbar ist, und bei Heizbedarf, wenn ein Heizmedium verfügbar

Umwälzvorrichtungen (20)
ist, wobei/abwechselnd das erwärmte und gekühlte Medium während vorher festgelegter Zeitspannen zu den Raumkliaeieinheiten von der Heizvorrichtung bzw. der Kühlvorrichtung aus umwälzen, wenn einige Zonen eine Beheizung und andere eine Kühlung verlangen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur-Regeleinrichtungen (38) ein Ventil (36), das den Fluß des durch die Hauptleitung (10) umgewälzten Wärmeaustauschmediums durch den Wärmeaustauscher (24) steuert, und temperaturempfindliche Einrichtungen (4-0, 42) einschließen, die die !Temperatur der in der Zone (A, B, C) umgewälzten Luft und die Temperatur des für den Wärmeaustauscher verfügbaren Wassers messen.

3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Dreiwegehahn (18) zur Veränderung des Durchflusses von Raumluft über die Y/ärmeaustauscher (24) in Abhängigkeit von der Temperatur des durch die Hauptleitung (10) umgewälzten Wärmeaustauschmediums _o

4. Anlage nach Anspruch 1,2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Umwälzpumpe (20) in dem Leitungssystem zwischen den

209811/0516 " ³ "

Einlaß- und Auslaßverbindungen der Wärmeaustauscher (24) mit der Hauptleitung (10), wobei die Temperaturregeleinrichtung (38) die Pumpe "bei KühXbedarf betätigt, wenn kaltes Wasser verfügbar ist, und bei Heizbedarf betätigt, wenn heißes Wasser verfügbar ist.

5. Anlage nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Speicher (112) zur Speicherung des heißen Wassers und einen Speicher (110) zur Speicherung des kalten Wassers sowie leitungen (111 etc.) zum Führen der zurückkehrenden Flüssigkeit zu dem einen oder dem anderen Speicher nach der Einleitung eines Wechsels vom Beheizen auf Kühlen oder umgekehrt.

6. Anlage nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursteuereinrichtung einen Regelmechanismus zur Veränderung der Drehzahl der Luft umwälzeinrichtung (22, 60) in Abhängigkeit von der Temperatur des für die Raumklimaeinheiten (16)

verfügbaren Wärmeaustauschmediums und der Temperatur der Luft in der Zone einschließt, wobei dieser Regelmechanismus eine Umkehrung der Wechselrichtung in der Raumtemperatur zur Erhöhung der Drehzahl der Luftumwälzeinrichtung gewährleistet, wenn eine Erwärmung erforderlich sowie erwärmtes Medium verfügbar ist und wenn eine Kühlung erforderlich sowie gekühltes Medium verfügbar ist, und außerdem eine Herabsetzung der Drehzahl der Luftumwälzeinriohtung bewirkt, wenn eine Kühlung erforderlioh sowie erwärmtes Medium verfügbar ist und wenn eine 20981 1/0516 _ ₄ _

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Erwärmung erforderlich sowie gekühltes Medium verfügbar ist.

7. Anlage nach jedem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Vorkehrungen zum Umleiten des Wärmeaustauschmediums für eine gegebene Zeitspanne zwischen der Einleitung eines Wechsels vom Umwälzen des erwärmten Mediums auf das Umwälzen des gekühlten Mediums oder umgekehrt um die Heizvorrichtung (14) und die Kühlvorrichtung (12) herum getroffen sind, um zu ermöglichen, daß das umgewälzte Wärmeaustauschmedium auf einen Temperaturwert gebracht wird, der zwischen der normalen Temperatur des den Raumeinheiten (16) zugeführten geheizten und gekühlten Mediums liegt„

8. Verfahren zur Klimatisierung eine» Gebäudes mit mehreren Bäumen, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd ein erwärmtes und ein gekühltes flüssiges Wärmeaustauschmedium in mehreren zu klimatisierenden Zonen angeordneten Saumklimaeinheiten in einem Umlauf herangeführt wird, bei Umwälzung des erwärmten Mediums die Wärmeübertragung zwischen der Luft nur in einer gegebenen, eine Erwärmung verlangenden Zone durchgeführt wird, während in den eine Kühlung verlangenden Räumen die Wärmeübertragung zwischen dem erwärmten Medium und der Zonenluft verzögert und eine Wärmeübertragung zwischen der Luft in einer gegebenen, eine Kühlung verlangenden Zone nur bei Umwälzung des gekühlten Mediums bewirkt wird, während die Wärmeübertragung zwischen dem gekühlten Medium und der

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Zonenluft in eine Erwärmung verlangenden Räumen verzögert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß einmal das Umwälzmedium an eine Heizvorrichtung ' zurückgeführt wird, wenn die Temperatur des Mediums oberhalb der durchschnittlichen Raumtemperatur liegt und ein anderes Mal das Medium an eine Kühlvorrichtung zurückgeführt wird, wenn die Temperatur des Mediums unterhalb einer durchschnittlichen Raumtemperatur liegt.

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