DE19654955C2

DE19654955C2 - Klimatisierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19654955C2
Application number: DE19654955A
Authority: DE
Inventors: Albert Bauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2016-12-28
Also published as: US20030042013A1; KR100532563B1; US20110100617A1; KR19980064623A; DE19654955A1; DE59711297D1; US6929062B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsvorrichtung, welche die Temperatur in mindestens einem Raum durch Belüftung mit beheizter oder gekühlter Luft auf einen vorgegebenen Temperatur-Sollwert regelt mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Klimatisierungsvorrichtungen sollen in den klimatisier ten Räumen zu jeder Jahreszeit behagliche Aufenthalts bedingungen schaffen, indem sie die Temperatur und Feuchtigkeit der Raumluft innerhalb fester Grenzen hal ten und für eine ausreichende Belüftung mit frischer Luft sorgen.

Im Winter ist die Zulufttemperatur höher als die Raum lufttemperatur, wenn die Luft gleichzeitig den Raum er wärmen soll, und im Sommer ist die Zuluft mit niedrige rer Temperatur einzublasen, um den Raum auf der ge wünschten gekühlten Raumlufttemperatur zu halten.

Herkömmliche Klimatisierungsvorrichtungen wälzen dazu eine üblicherweise zu hohe Luftmenge um, deren Tempe ratur an den Heiz- und Kühlbedarf angepaßt ist. Dabei wird es als nachteilig angesehen, daß auch dann eine Umwälzung eines großen Volumens Luft stattfindet, wenn die gewünschte Soll-Temperatur bereits erreicht ist. Zudem besteht die Gefahr, daß die Zuluft über den Zu luftkanal in den Raum eingeblasen und unmittelbar über den Abluftkanal den zu klimatisierenden Raum wieder verläßt. Es findet eine geringe Durchmischung der neuen Zuluft mit der vorhandenen Raumluft statt.

Weiterhin besteht bei Klimatisierung von mehreren Räu men das Problem, daß in den Räumen unterschiedliche Ist-Temperaturen vorhanden sind. Eine Anpassung der Temperaturen, die auf die Behaglichkeit in jedem Raum Rücksicht nimmt, ist nur schwer möglich.

Aus der DE 42 21 177 A1 ist eine Klimatisierungsvor richtung bekannt, welche in eine mindestens einen Raum bildenden Zone mit einem Zuluftmotor die Zuluft über einen Zuluftkanal zuführt und mit einem Abluftmotor die Abluft über den Abluftkanal saugt. Der Raum ist in meh rere Raumzonen unterteilt. Zwischen diesen Raumzonen sind unterschiedliche Druckgradienten vorhanden. Mit einem Druckgradientkontrollsystem soll verhindert wer den, dass es zu Gasströmungen zwischen benachbarten Raumzonen kommt. Über das Druckgradientkontrollsystem wird dann der Zuluft- und der Abluftmotor geregelt. Beispielsweise wird die Leistung des Abluftmotors er höht, wenn das Kontrollsystem einen bestimmten Druck gradienten registriert. Ziel dieser Vorrichtung ist ei ne möglichst gerichtete Strömung von der Zuluftdüse zur Abluftdüse. Hiervon abweichende Querströmungen sollen durch die Regelung vermieden werden.

Aus dem Handbuch für Heizungs- und Klimatechnik, der Firma Buderus, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1975, 32. Ausgabe, Seite 552-555, Seite 594-601 und Seite 808- 811 ist ebenfalls eine Klimatisierungsvorrichtung mit einem Abluftkanal und einem Zuluftkanal bekannt, die über einen Umluftkanal miteinander verbunden sind. Eine Fortluftklappe ist im an den Abluftkanal sich anschlie ßende Fortluftkanal und eine Mischluftklappe im Umluft kanal, sowie eine Frischluftklappe im Zuluftkanal vor gesehen. Desweiteren ist hieraus eine Befeuchtungsein richtung bekannt, die die Zuluft im Zuluftkanal be feuchtet, wobei die Befeuchtungseinrichtung sowohl in Abhängigkeit von der Raumfeuchte als auch von der Luft temperatur geregelt wird. Zudem ist darin eine in den Zuluftkanal eingebrachte Heizvorrichtung und eine der ersten Heizvorrichtung im Zuluftkanal nachgeschaltete Kühlvorrichtung mit einer im Zuluftkanal nachgeschalten Heizvorrichtung bekannt, die zur Erwärmung, Kühlung und Entfeuchtung der Zuluft eingesetzt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimatisierungsvorrichtung anzugeben, die behagliche Raumbedingungen und ein Durchmischen der Raumluft mit der Zuluft gewährleistet, um eine schnelle Anpassung an die Heiz-, Kühl-, Befeuchtungs- und Entfeuchtungs-Sollwerte zu er reichen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffs merkmalen gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bil den die Gegenstände der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß je größer der Überdruck in einem zu klimatisierenden Raum ist, desto besser ist die Durchströmung durch den Raum mit der eingeblasenen Zuluft. Damit erwärmt sich der Raum schneller, der Wirkungsgrad der Anlage wird erhöht und große Temperaturschwankungen im Raum, beispiels weise oben sehr warm und unten sehr kühl, aber auch Temperaturunterschiede über die Länge und Breite des Raumes können vermieden werden.

Eine gute Durchströmung des Raumes gewährleistet, daß in kürzester Zeit mit weniger Luftmenge ein Raum ge heizt, gekühlt, befeuchtet oder entfeuchtet wird. Die geringere eingeblasene Luftmenge wird als angenehmer empfunden. Für die schnellere Anpassung der Heiz-, Kühl-, Befeuchtungs- und Entfeuchtungs-Sollwerte wird der Wirkungsgrad der Klimatisierungsvorrichtung ver bessert.

Insbesondere wird dabei der Sollwert für den Regler des Abluftmotors in Abhängigkeit von der Außentemperatur und/oder der Zulufttemperatur und/oder dem Zuluftdruck bestimmt. Diese Regelung des Abluftmotors in Abhängig keit von der Außentemperatur und/oder der Zulufttem peratur und/oder dem Zuluftdruck ist für die Optimie rung der Durchströmung wichtig. Je höher nämlich die Zulufttemperatur oder der Zuluftdruck ist, desto größer müßte der Überdruck für eine günstige Durchströmung durch den zu klimatisierenden Raum mit der Zuluft sein. Je tiefer jedoch die Außentemperatur ist, desto höher ist in der Regel die Zulufttemperatur und desto höher muß somit der Überdruck im zu klimatisierenden Raum sein. Es muß also dann ein größerer Überdruck zur Ge währleistung einer optimalen Durchströmung durch den Raum mit der eingeblasenen Zuluft vorhanden sein.

Vorzugsweise wird auf der einen Seite der Istwert für den Regler des Abluftmotors durch den Kanaldifferenz druck gebildet, der sich aus der Differenz zwischen dem absoluten Wert des Druckes im Zuluftkanal und dem abso luten Wert des Druckes im Abluftkanal ergibt. Damit wird erreicht, daß beispielsweise bei Klimatisierungs vorrichtungen für mehrere Räume Störungen des Über drucks durch Fensteröffnen in einzelnen Räumen und so mit ein sich durch die Regelung des Abluftmotors er gebendes ungewolltes Ansteigen des Überdrucks in den übrigen Räumen aufgrund des Druckverlustes in dem einen Raum vermieden wird.

Auf der anderen Seite ergibt sich vorzugsweise der Ist wert für den Regler des Abluftmotors aus der Differenz zwischen dem Außendruck und dem Raumdruck.

Hierbei ändert sich vor allem der Raumüberdruck ledig lich über einen vorbestimmten Temperaturbereich der Au ßentemperatur und/oder der Zulufttemperatur mit Ände rung der Außentemperatur bzw. der Zulufttemperatur, wo bei bei einer Außentemperatur vor diesem Temperaturbe reich der Raumüberdruck jeweils eine bestimmte konstan te Größe und bei einer Außentemperatur bzw. Zulufttem peratur nach diesem Temperaturbereich der Raumüberdruck jeweils eine weitere bestimmte konstante Größe auf weist. Vor allem fällt in dem Temperaturbereich der Raumdruck mit steigender Außentemperatur von einem Ma ximalüberdruck zu einem Minimalüberdruck.

Zwei gegenläufigen Forderungen wird dadurch Rechnung getragen. Auf der einen Seite ist es für eine gute Durchströmung des zu klimatisierenden Raumes erforder lich, daß der Überdruck so groß wie möglich ist. Auf der anderen Seite darf der Überdruck aber nicht zu groß sein, weil er sonst als unangenehm empfunden wird und bei zu großem Überdruck Türen sich selber öffnen bzw. sich nicht mehr öffnen oder nur noch mit hohem Kraft aufwand öffnen oder schließen lassen.

Damit es zu einer behaglichen Regelung kommt und ein Überdruck unabhängig von der Höhe oder dem Stockwerk des zu klimatisierenden Raumes gewährleistet wird, wird der Raumdifferenzdruck auf einer Höhe über 0 (Raumhöhe) gemessen. Raumhöhe entspricht Außenhöhe in bezug auf die Meereshöhe.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Tem peratur der Zuluft und der Kanaldruck der Zuluft mit einander derart gekoppelt, daß sowohl in Abhängigkeit von der Höhe der Raumtemperatur zur Höhe der Zu lufttemperatur als auch in Abhängigkeit von der Höhe der Raumtemperatur zur Höhe des Sollwerts der Raumtem peratur der Kanaldruck der Zuluft in den Raum, die Räume oder Raumzonen erhöht oder vermindert wird.

Die hiermit erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß nicht ein großes Volumen temperierter Luft unnötig umgewälzt wird, sondern immer nur das Volumen, das für eine maximal schnelle Anpassung der Ist-Raum werte an die vorgegebenen Sollwerte erforderlich ist.

Auf diese Weise werden nicht nur Energieeinsparungen erzielt, zudem wird es von den im Raum befindlichen Personen erheblich angenehmer empfunden, daß eine stär kere Luftbewegung nur dann stattfindet, wenn die Tempe ratur der eingeblasenen Luft weit von der Ist-Tempera tur abweicht. Bei herkömmlichen Klimatisierungsvorrich tungen wird dagegen insbesondere während der morgend lichen Aufwärmphase auch bei einer Raumtemperatur, die stark unter dem Sollwert liegt, nur leicht angewärmte Zuluft in die Räume mit hohem Kanaldruck eingeblasen. Das wurde von den betroffenen Personen bisher als unan genehm empfunden, aber als unvermeidlich angesehen.

Nach dieser Ausführungsform der Erfindung wird deshalb erst dann beheizte Luft mit einem größeren Kanaldruck in den Raum eingeblasen, wenn die Temperatur der Zuluft deutlich über der vorgegebenen Soll-Temperatur des Rau mes und damit insbesondere in der Aufwärmphase weit über dem Istwert des Raumes liegt. Durch eine Ver hältnisregelung, bei der der Kanaldruck der Zuluft in einem festen Verhältnis zur Zulufttemperatur einge stellt wird, läßt sich eine entsprechende Kopplung des Kanaldrucks der Zulufttemperatur an die Zulufttempera tur erfindungsgemäß besonders vorteilhaft realisieren.

Vorzugsweise wird der Kanaldruck der Zuluft in den Raum, die Räume oder Raumzonen über die Leitung des Zu luftmotors eingestellt.

Über eine Auswahleinrichtung kann zwischen zwei Förder volumenverhalten gewählt werden.

Zum einen wird für den Heizfall, wenn der Sollwert der Raumtemperatur kleiner als der Istwert der Raumtempera tur ist, der Kanaldruck der Zuluft mit steigender Raum temperatur verringert. Entsprechend wird für den Kühl fall, wenn der Sollwert der Raumtemperatur größer als der Istwert der Raumtemperatur ist, der Kanaldruck der Zuluft mit sinkender Raumtemperatur verringert. Zum an deren wird für den Heizfall, wenn der Sollwert oder der Istwert der Raumtemperatur kleiner als die Zulufttempe ratur und der Istwert der Raumtemperatur kleiner als der Sollwert der Raumtemperatur sind, der Kanaldruck der Zuluft mit steigender Zulufttemperatur erhöht. Ent sprechend wird für den Kühlfall, wenn der Sollwert oder Istwert der Raumtemperatur größer als die Zulufttempe ratur und der Istwert der Raumtemperatur größer als der Sollwert der Raumtemperatur sind, der Kanaldruck mit sinkender Zulufttemperatur erhöht. Die Erhöhung des Ka naldruckes der Zuluft wird als angenehm empfunden. Zu dem wird der Wirkungsgrad der Heizungs und Kühl vorrichtung verbessert, wie weiter unten noch ausge führt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung än dert sich der Kanaldruck der Zuluft lediglich über ei nen vorbestimmten Temperaturbereich der Zulufttempe ratur. Weist die Zulufttemperatur eine Höhe vor diesem Temperaturbereich auf, so ist der Kanaldruck der Zuluft jeweils einer bestimmten konstanten Größe zugeordnet. Weist die Zulufttemperatur eine Höhe nach dem Tempera turbereich auf, so ist der Kanaldruck der Zuluft je weils einer weiteren bestimmten konstanten Größe zuge ordnet.

Insbesondere steigt bei einer gegenüber der Raumtempe ratur größeren Zulufttemperatur über den vorbestimmten Temperaturbereich der Kanaldruck der Zuluft von seiner Mindestleistung bis zu seiner Maximalleistung mit stei gender Zulufttemperatur und fällt entsprechend mit sin kender Zulufttemperatur.

Durch die beiden Regelungen des Zuluftkanaldruckverhal tens wird auf der einen Seite ermöglicht, daß der Wir kungsgrad der Klimatisierungsvorrichtung verbessert wird. Mit höherem Kanaldruck der Zuluft wird auch eine schnellere und bessere Durchströmung des Raumes und so mit eine schnellere Aufheizung der Räume erreicht. Auf der anderen Seite soll aber aus Gründen der Behaglich keit eine zu große Luftströmung vermieden werden, da diese als unangenehm empfunden wird. Diesen gegenteili gen Anforderungen wird nunmehr optimal genüge getan.

Der Regelkreis, der den Kanaldruck der Zuluft regelt, ist hierbei dem Temperaturregelkreis unterlagert, wobei der Zuluftkanaldruck-Sollwert in einem festen Ver hältnis zum Zulufttemperatur-Istwert einstellbar ist. Hiermit wird ein zu großes Überschwingen und Unter schwingen bei der Temperaturregelung vermieden. Die Raumtemperatur pendelt sich schneller auf die Sollwert- Temperatur ein.

Bei einer Klimatisierung mehrerer Räume wird die be heizte Zuluft allen Räumen über einen gemeinsamen Zu luftkanal zur Verfügung gestellt. Bei unterschiedlichen Soll- und Ist-Temperaturen aller Räume hat aber jeder Raum einen anderen Heizbedarf. Um diesem Umstand Rech nung zu tragen, sind gemäß einer weiteren Ausführungs form der Erfindung bei Klimatisierung von gleichzeitig mehreren Räumen oder Raumzonen die einzelnen Räume bzw. Raumzonen über jeweils eine ihnen zugeordnete Zuluft- und Abluftleitung an den zentralen Zuluft- und Abluft kanal angeschlossen und es sind in den einzelnen Zu luft- und/oder Abluftleitungen Drosselklappen angeord net, über die der Kanaldruck der Zuluft in dem Raum, die Räume oder Raumzonen eingestellt wird.

Dadurch werden ungewollte Luftbewegungen in Räumen ver mieden, deren Istwert und Sollwert gleich oder annä hernd gleich sind. Zudem wird erreicht, daß beispiels weise bei ganz geöffneter Frischluftklappe nicht unnö tig viel Frischluft aufbereitet wird.

Die Regelung der Drosselklappen kann zusätzlich in Ab hängigkeit von Zuluftdruck oder der Drehzahl des Zu luftmotors erfolgen.

Bei einer derartigen unabhängigen Regelung von Zuluft temperatur und individualer Raumtemperatur kann eine Situation auftreten, bei der ein einziger Raum mög lichst schnell aufgeheizt werden muß, andere Räume aber, die bereits auf Soll-Temperatur liegen, möglichst wenig aufgeheizt werden sollen. Die Individualregelung dieser warmen Räume wird bei der erhöhten Zulufttem peratur versuchen, die Drosselklappen zu schließen. Da mit werden aber diese Räume und die darin befindlichen Personen von der Frischluftzufuhr abgeschnitten.

Dieses Problem wird gemäß einer weiteren Ausführungs form dadurch vorteilhaft gelöst, daß auch bei einer Zulufttemperatur, die über der Soll-Temperatur liegt, in Räume, deren Ist-Temperatur der Soll-Temperatur ent spricht, das erforderliche Mindestvolumen an Frischluft geblasen wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß diese Räume mit ausreichend Frischluft versorgt werden, den noch eine mögliche Erwärmung der Räume aufgrund einer Zulufttemperatur, die über der Soll-Temperatur liegt, soweit wie möglich vermieden wird. Die für das vorge gebene Mindestfrischluftvolumen erforderliche minimale Öffnung der Drosselklappen hängt von der Zulufttem peratur und dem Frischluftanteil der Zuluft ab, denn der Frischluftanteil der Zuluft wird, wenn möglich - Aufwärmphase in der Früh -, für eine maximal schnelle Aufheizung reduziert und durch Umluft ersetzt.

Gemäß einer Ausführungsform sind der Abluftkanal und der Zuluftkanal über einen Umluftkanal miteinander ver bunden, wobei zumindest eine Fortluftklappe im sich an den Abluftkanal anschließenden Fortluftkanal, zumindest eine Mischluftklappe im Umluftkanal und zumindest eine Frischluftklappe in dem dem Zuluftkanal vorgeschalteten Frischluftkanal vorgesehen sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Mindest querschnitt der Drosselklappen in Abhängigkeit von der Öffnung der Frischluftklappe, der Fortluftklappe und der Mischluftklappe eingestellt, so daß in jeder Rege lungssituation die Mindestfrischluftmenge gewährleistet wird.

Bei geregeltem Kanaldruck der Zuluft und der Abluft sind die Öffnungsstellungen der einander zugeordneten Drosselklappen in einem Raum oder in einer Raumzone gleich.

Analog zu der Heizungsregelung kann auch eine Kühlungs regelung erfolgen.

Für die Temperaturregelung werden Regler verwendet. In der Praxis neigen diese Regler zu einem Überschwingen und Unterschwingen der Regelgröße.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist jeweils die Stellgröße zumindest eines Reglers, insbe sondere des Temperaturreglers, an eine nachgeordnete Schalteinrichtung angeschlossen, und die Schalteinrich tung wählt bei einem Überschwingen der Regelgröße einen ihr vorgegebenen Wert für die Stellgröße aus, der deut lich unter dem gleichzeitig von dem Regler gewählten Wert liegt.

Ein solches Verhalten läßt sich vorteilhaft durch eine zusätzliche Steuereinrichtung und eine Minimumauswahl einrichtung realisieren. Diese zusätzliche Steuerein richtung liefert in Abhängigkeit von der Regeldifferenz einen vorgegebenen minimalen Wert für die Stellgröße, wenn ein Überschwingen der Regelgröße auftritt, und einen vorgegebenen maximalen Wert für die Stellgröße, wenn der Istwert der Temperatur (der Regelgröße) unter dem Sollwert liegt. Die Minimumauswahleinrichtung wählt dann aus den von dem Regler und der zusätzlichen Steuereinrichtung zur Verfügung gestellten Werten je weils das Minimum aus und gibt den ausgewählten Wert als Stellgröße weiter. Auf diese Weise übernimmt die zusätzliche Steuereinrichtung immer dann die Kontrolle über die Stellgröße, wenn aufgrund der Stellgröße des Reglers ein Überschwingen in der Regelgröße auftritt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind eine Frischluftklappe in einem dem Zuluftkanal vorge schalteten Frischluftkanal, eine Mischluftklappe in ei nem den Zuluftkanal mit dem Abluftkanal verbindenden Umluftkanal, und eine Fortluftklappe in einem sich an den Abluftkanal anschließenden Fortluftkanal vorgese hen, wobei die Stellungen der Frischluftklappe, der Fortluftklappe und der Mischluftklappe gemeinsam in Abhängigkeit von der Drehzahl des Zuluftmotors oder vom Kanaldruck der Zuluft geregelt werden, und wobei bis zu einer gewissen Mindestöffnung zur Gewährleistung eines Frischluftminimums mit steigender Drehzahl des Zuluft motors und/oder mit steigendem Kanaldruck der Zuluft die Öffnungsquerschnitte der Frischluftklappe und der Fortluftklappe verkleinert sowie der Öffnungsquer schnitt der Mischluftklappe vergrößert werden können.

Die Öffnungsstellung der Frischluftklappe und die Öff nungsstellung der Fortluftklappe sind immer gleich groß. Die Öffnungsstellung der Mischluftklappe ist im mer die Differenz der Öffnungsstellung der Frischluft- oder Fortluftklappe zu 100%, z. B. sind die Öffnungs stellungen der Frischluftklappe und Fortluftklappe je weils 70%, dann ist die Öffnungsstellung der Mischluftklappe 30%. Weist die Mischluftklappe eine Öffnungsstellung von 70% auf, so sind die Öffnungs stellungen der Frischluft- und Fortluftklappe jeweils 30%.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er findung wird mehr als ein Raum von einer zentralen An lage klimatisiert. Auch bei unterschiedlichem Heizbe darf der einzelnen Räume muß über die Zuluft eine aus reichende Heizkapazität für alle Räume zur Verfügung gestellt werden. Dies kann u. a. dadurch erreicht werden, daß sich der Heizbedarf an der Ist-Temperatur des kältesten Raumes bemißt, um auch diesen Raum in kurzer Zeit auf Soll-Temperatur bringen zu können. Daher wird nach einer Ausführungsform der Erfindung bei Klimatisierung von gleichzeitig mehreren Räumen die Ist-Temperatur jedes Raumes einer zentralen Regelungseinrichtung zugeführt, und ein aus diesen einzelnen Istwerten individuell zu ermittelnder Temperaturwert als Istwert für den Heizungsregler zugeführt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Befeuchtungseinrichtung vorgesehen, die die Zuluft im Zuluftkanal befeuchtet, wobei die Befeuchtungsein richtung sowohl in Abhängigkeit von der Raumfeuchte oder der Abluftfeuchte als auch der Zulufttemperatur geregelt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind eine in den Zuluftkanal eingebrachte erste Heizungs vorrichtung, eine der ersten Heizungsvorrichtung im Zu luftkanal nachgeschaltete Kühlvorrichtung und eine der Kühlvorrichtung im Zuluftkanal nachgeschaltete zweite Heizungsvorrichtung zur Erwärmung, Kühlung und Entfeuchtung der Zuluft vorgesehen, wobei die zweite Heizungsvorrichtung in Abhängigkeit von der Istwert- Feuchte zur Sollwert-Feuchte geregelt wird.

Insbesondere steigt mit steigender Istwert-Feuchte, die bereits über der Sollwert-Feuchte liegt, die Heizlei stung der zweiten Heizungsvorrichtung.

Die Heizleistung der zweiten Heizungsvorrichtung wird entweder mit einem Regler geregelt oder steigt mit steigender Istwert-Feuchte über einen vorbestimmten Feuchtebereich der Raumfeuchte, bei einer Raumfeuchte vor diesem Feuchtebereich weist die Heizleistung je weils eine bestimmte konstante Größe und bei einer Raumfeuchte nach dem Feuchtebereich weist die Heizlei stung jeweils eine weitere bestimmte konstante Größe auf.

Hierdurch wird erreicht, daß eine Entfeuchtung über Er höhung der Raumtemperaturen bewirkt wird, sofern der Istwert der Raumtemperatur unter dem Grenzwert bleibt, ab dem der Kühlvorgang eingeleitet wird. Es wird also erst dann gekühlt, wenn der Istwert der Raumtemperatur größer als der Sollwert der Raumtemperatur zuzüglich der von der Außentemperatur abhängigen Temperaturver schiebung ist. Durch das Aufheizen und damit das Ent feuchten des Raumes über die steigende Temperatur wird der Raum schnell und mit einem vergleichsweise geringe rem Energieaufwand entfeuchtet.

Der Kanaldruck der Zuluft wird während des Entfeuch tungsvorgangs nicht erhöht.

Um eine Mindestfrischluftmenge in dem Raum bzw. den Räumen zu garantieren, erfolgt die Regelung der Frisch und der Fortluftklappe in Abhängigkeit von der Öff nungsstellung der Mischluftklappe.

Im einfachsten Fall wird mit der Klimatisierungsvor richtung ein einziger Raum temperiert und belüftet. Die Regelung einer Mehrraumklimatisierung wird im Ausfüh rungsbeispiel anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Luftkreis laufs einer Klimatisierungsvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Blockschaltplan mit den wichtigsten Ele menten der Regelungs- und Steuerungsein richtungen des Ausführungsbeispiels;

Fig. 3 einen Blockschaltplan mit wichtigen Elementen des Temperaturregelkreises aus Fig. 2;

Fig. 4 einen Blockschaltplan des Fördervolumenregel kreises der Zuluft aus Fig. 2;

Fig. 5 einen Blockschaltplan des individuellen Tempe raturregelkreises für jeden Raum aus Fig. 2;

Fig. 6a den Zusammenhang zwischen der Zulufttemperatur und dem Zuluftdruck für das Ausführungsbei spiel, wenn die Istwert-Raumtemperatur kleiner als die Sollwert-Raumtemperatur ist;

Fig. 6b den Zusammenhang zwischen der Raumtemperatur und dem Zuluftdruck für das Ausführungsbei spiel, wenn die Istwert-Raumtemperatur größer oder gleich der Sollwert-Raumtemperatur ist;

Fig. 7 den Blockschaltplan des Temperaturreglers des Ausführungsbeispiels;

Fig. 8a den Blockschaltplan des Reglers des Abluftmo tors des Ausführungsbeispiels;

Fig. 8b den Blockschaltplan mit den wichtigsten Elemen ten aus Fig. 8a;

Fig. 8c den Zusammenhang zwischen der Außentemperatur und dem Sollwert des Raumdifferenzdruckes für den Regler des Abluftmotors;

Fig. 9 den Zusammenhang zwischen der Raumabluftfeuchte und der Stellgröße für den Nacherhitzer; und

Fig. 10 ein Ablaufdiagramm mit den wichtigsten am Auf heizvorgang beteiligten Blockschaltbildelemen ten.

In Fig. 1 ist schematisch der Luftkreislauf einer Mehr raumklimatisierung dargestellt. Von den zu klimatisie renden Räumen 1 führen auf der einen Seite Zuluftlei tungen 5 zu einem Zuluftkanal 10 und auf der anderen Seite Abluftleitungen 6 zu einem Abluftkanal 11.

In der Zuluftleitung 5 ist jeweils eine Drosselklappe 60 und in der Abluftleitung 6 jeweils eine Drossel klappe 61 angeordnet.

Der Zuluftkanal 10 und der Abluftkanal 11 sind über einen Umluftkanal 12 miteinander verbunden.

Dem Zuluftkanal 10 ist ein Frischluftkanal 20 vorge schaltet und dem Abluftkanal 11 ist ein Fortluftkanal 21 nachgeschaltet.

Im Frischluftkanal 20 sind eine Frischluftklappe 70, im Umluftkanal 12 eine Mischluftklappe 72 und im Fortluft kanal 21 eine Fortluftklappe 71 vorgesehen.

Im Zuluftkanal 10 sind in Strömungsrichtung der Luft hintereinander eine erste Heizungsvorrichtung 30, eine Kühlvorrichtung 40, eine zweite Heizungsvorrichtung 33, ein Zuluftmotor 15 und eine Befeuchtungsvorrichtung 50 angeordnet.

Im Zuluftkanal 10 wird durch den Zuluftmotor 15 ein Luftdruck P_ZU erzeugt, der dafür sorgt, daß die Zuluft mit ausreichendem Fördervolumen in die zu klimatisie renden Räume 1 eingeblasen wird.

Entsprechend wird im Abluftkanal 11 durch den Abluft motor 16 ein Unterdruck P_AB erzeugt, der die Raumluft absaugt.

Im einfachsten Fall, dem reinen Belüftungsfall - Büro betrieb -, wird die abgesaugte Raumluft (= die Abluft) über den Abluftkanal 11 und den Fortluftkanal 21 an die Außenluft abgegeben und über den Frischluftkanal 20 wird die benötigte Zuluft als Frischluft in den Zuluft kanal 10 angesaugt. Dazu sind die Frischluftklappe 70 und die Fortluftklappe 71 geöffnet und die Mischluft klappe 72 geschlossen. Die Frischluftklappe 70 und die Fortluftklappe 71 weisen dabei immer gleiche Öffnungs stellungen auf.

Um eine Aufwärmung der klimatisierten Räume 1 zu ermög lichen, strömt die angesaugte Frischluft durch die er ste Heizungsvorrichtung 30 - Vorerhitzer -, über die die angesaugte Luft je nach Heizbedarf auf die erfor derliche Zulufttemperatur T_ZU gebracht wird. Nach Pas sieren der nicht eingeschalteten Kühlvorrichtung 40 und der zweiten Heizvorrichtung 33 - Nacherhitzer - wird sie der Befeuchtungseinrichtung 50 zugeleitet, welche der Luft die nötige Feuchtigkeit zuführt.

Statt der ersten Heizungsvorrichtung 30 ist bei einem erforderlichen Kühlen der zu klimatisierenden Räume die Kühlvorrichtung 40 in Betrieb. Bei zu großer Feuchte ist, statt der Befeuchtungsvorrichtung 50, der Nacher hitzer 33 zum Entfeuchten in Betrieb. Um ein rascheres Aufheizen zu gewährleisten, können sowohl die erste Heizvorrichtung 30 als auch die zweite Heizvorrichtung 33 in Betrieb sein. Dies ist jedoch für den Heizfall, nicht für den Entfeuchtungsfall möglich.

Die so aufbereitete Luft wird über den Zuluftmotor 15, den Zuluftkanal 10 und die Zuluftleitungen 5 mit den Drosselklappen 60 den einzelnen zu klimatisierenden Räumen zugeführt. Das Volumen der individuell in jeden einzelnen Raum eingeblasenen und abgesaugten Luft kann durch die in den Zuluftleitungen 5 und in den Abluft leitungen 6 angeordneten Drosselklappen 60, 61 indivi duell reguliert werden.

Bei erhöhtem Heizbedarf, beispielsweise in der morgend lichen Aufwärmphase, ist es vorteilhaft, die Räume nicht nur mit angesaugter Frischluft zu versorgen, son dern einen Teil der abgesaugten Raumluft wiederholt zu verwenden, denn bei der gleichzeitigen Aufwärmung und Belüftung liegt das erforderliche Zuluftvolumen weit über dem Frischluftmindestvolumen. Deshalb wird in Ab hängigkeit von der Zulufttemperatur T_ZU über eine Steuerungseinrichtung 500 in Fig. 2 ein Stellwert y_V berechnet und den Luftklappen 550 in Fig. 2 bzw. 70, 71, 72 in Fig. 1 zugeleitet.

Während die Frischluftklappe 70 und die Fortluftklappe 71 das gleiche Steuersignal erhalten, wird der Misch luftklappe 72 im Umluftkanal 12 das genau entgegenge setzte Steuersignal zugeleitet. Die Öffnungsstellung der Mischluftklappe 72 ist immer die Differenz zur Öff nungsstellung der Frischluftklappe 70 oder der Fort luftklappe 71 zu 100%. Beispielsweise beträgt die Öff nungsstellung der Frischluftklappe 70 und der Fort luftklappe 71 jeweils 70%, so beträgt die Öffnungs stellung der Mischluftklappe 30%. Weist die Mischluft klappe eine Öffnungsstellung von 70% auf, so ist die Öffnungsstellung der Frischluftklappe 70 und der Fort luftklappe 71 jeweils 30%.

Auf diese Weise läßt sich ein bestimmter Anteil der ab gesaugten Raumluft über den Umluftkanal 12 wieder der Zuluft zuleiten. Gleichzeitig wird über den Frischluft kanal 20 und die Frischluftklappe 70 der Zuluft ein entsprechender Frischluftanteil zugeführt. Dieser Frischluftanteil beträgt beim Ausführungsbeispiel im Belüftungsfall - während der Bürozeit - bis zu 100%. Während der Bürozeit wird also die Mischluftklappe 72 in der Regel nicht geöffnet, die Frischluftklappe 70 und die Fortluftklappe 71 sind normal zu je 100% ge öffnet. Bei erhöhtem Heizbedarf und einem maximalen Zu luftdruck P_{ZU MAX} sinkt der Frischluftanteil auf unge fähr 10% ab - Aufwärmphase in der Früh -.

Bei der Klimatisierung wird aus den gemessenen Raumtem peraturen T_{RAUM IST 1}, T_{RAUM IST 2} bzw. T_{RAUM IST N} in der Minimumauswahleinrichtung 400 in Fig. 2 der nie drigste Wert T_{RAUM IST MIN} bestimmt und zur Berechnung des Heizbedarfs herangezogen. Dazu wird die Ist-Tempe ratur T_{RAUM IST MIN} im Blockschaltbildelement 100 von der vorgegebenen (maximalen) Soll-Temperatur T_{RAUM SOLL} (aller Räume) subtrahiert. Aufgrund der so berechneten Temperaturdifferenz T (Regeldifferenz) wird von der Temperaturregelung 130 ein geeigneter Stellwert y' für das Heizungsventil 170 der Heizungsvorrichtung 30 in Fig. 1 bestimmt.

Die vom Regler 120 in Fig. 3 der Temperaturregelung be rechnete Stellgröße y_R wird von der nachgeordneten Schalteinrichtung 125 überwacht, um ein mit herkömm lichen Reglern übliches Überschwingen der Temperatur weitgehend zu verhindern. Im Normalfall, solange T_RAUM _{IST MIN} unter T_{RAUM SOLL} liegt, gibt die Schalteinrich tung 125 die Stellgröße y_R unverändert als y' an das Heizventil 170 weiter. Überschreitet aber T_{RAUM IST MIN} die Soll-Temperatur T_{RAUM SOLL}, dann wird anstelle von y_R eine sehr viel kleinere Stellgröße y' an das Heiz ventil 170 weitergeleitet. Der Wert der Stellgröße y' stellt in diesem Fall die minimal benötigte Zulufttem peratur T_{ZU MIN} sicher, die abhängig ist von der Außen temperatur T_A. Auf diese Weise wird bei dem Ausfüh rungsbeispiel ein maximales Überschwingen um die Soll- Temperatur von nur 0,3°C erreicht, ein Unterschwingen findet so gut wie nicht statt.

Die Überwachung des Stellsignals y_R des Reglers 120 wird in dem Ausführungsbeispiel durch eine Steuerein richtung 127 in Fig. 7 und eine Minimumauswahleinrich tung 128 realisiert. Die Steuereinrichtung 127 erzeugt gleichzeitig zum Regler 120 ein Stellsignal y_S das einen maximal großen Wert annimmt, solange die Soll- Temperatur T_{RAUM SOLL} über dar Ist-Temperatur T_{RAUM IST} _MIN liegt, ein bis zu sehr niedriges Stellwertsignal y_S _MIN, sobald die Ist-Temperatur den Sollwert übersteigt.

Das Stellwertsignal y_{S MIN} der Steuereinrichtung 128 wird zum Abschneiden des sonst auftretenden Unter schwingens der Temperaturregelung in Abhängigkeit von der Außentemperatur T_A mit der die Frischluft an gesaugt wird, von der Berechnungseinrichtung 129 ein gestellt.

Die Minimumauswahleinrichtung 128 wählt von den beiden ihr zur Verfügung stehenden Stellwertsignalen y_R und y_S jeweils das kleinere aus und gibt dieses als y' an das Heizungsventil 170 weiter. Auf diese Weise wird ein Überschwingen der zu regelnden Temperatur so weit wie möglich unterbunden.

In Abhängigkeit von der Temperatur der Zuluft wird das Fördervolumen des Zuluftmotors 15 über den erzeugten Zuluftdruck P_{ZU IST} eingestellt. Dazu wird zunächst in einer P_{ZU SOLL}-Wert-Berechnungseinrichtung 200 in Fig. 2 ein Sollwert P_{ZU SOLL} für den Zuluftdruck bestimmt. Der Zusammenhang zwischen der Zulufttemperatur T_ZU und dem Zuluftdruck P_{ZU SOLL} ist in Fig. 6a wiedergegeben, und zwar für den Fall, daß die Raumtemperatur T_{RAUM IST} kleiner als der Sollwert der Raumtemperatur T_{RAUM SOLL} ist.

Erst wenn die Zulufttemperatur deutlich über der Soll wert-Temperatur liegt, im Ausführungsbeispiel um 5°C, wird der Solldruck der Zuluft erhöht. Bei einer Zuluft temperatur unterhalb dieser Schwelle wird nur das zur Belüftung der Räume notwendige Luftvolumen in die kli matisierten Räume eingeblasen.

Der Zusammenhang zwischen der Raumtemperatur T_{RAUM IST} und dem Sollwert des Zuluftdrucks P_{ZU SOLL} ist in Fig. 6b wiedergegeben und zwar für den Fall, daß die Raum temperatur T_{RAUM IST} größer als der Sollwert der Raum temperatur T_{RAUM SOLL} oder gleich dem Sollwert der Raumtemperatur T_{RAUM SOLL} ist.

Mit steigender Raumtemperatur T_{RAUM IST}, wenn die Raum temperatur größer als der Sollwert der Raumtemperatur T_{RAUM SOLL} ist, sinkt die Zulufttemperatur T_ZU und der Sollwert des Zuluftdruckes P_{ZU SOLL} von seinem Maximal druck P_{ZU SOLL MAX} bis zu seinem Minimaldruck P_{ZU SOLL} _MIN.

Der von der P_{ZU SOLL}-Wert-Berechungseinrichtung 200 in Fig. 2 bestimmte Zuluftsolldruck P_{ZU SOLL} wird im Blockschaltbildelement 230 mit dem Zuluft-Ist-Druck P_ZU _IST verglichen. Die Druckdifferenz ΔP wird der Druck regelung 250 zugeleitet.

Der vollständige Druckregelkreis ist in Fig. 4 darge stellt. Die Regeldifferenz ΔP wird dem Regler 240 zu geleitet, der die Stellgröße y_P einstellt. Ein Grenz wertschalter 245 überwacht den Stellwert y_P, damit ein vorgegebener Mindestdruck P_{ZU MIN}, der einem vorgegebe nen Mindestbelüftungsvolumen entspricht, nicht unter schritten wird. Mit dem Stellwert y_P' des Grenzwert schalters 245 wird der Lüfter 285 in Fig. 4 bzw. 15 in Fig. 1 gesteuert, der den Druck der Regelstrecke 286 erzeugt.

Mit einem entsprechenden Regelkreis wird durch den Ab luftmotor 16 im Abluftkanal 11 ein Unterdruck P_AB er zeugt, der ein zur Wahrung eines vorbestimmten Über drucks in den Räumen entsprechendes Luftvolumen wieder absaugt. Die Regelung des Abluftmotors 16 wird weiter unten noch beschrieben.

Die temperierte Zuluft im Zuluftkanal 10 steht über die Zuluftleitungen 5 zur Belüftung und Aufheizung aller Räume 1 zur Verfügung. Mit Hilfe der Drosselklappen 60, 61 wird das Volumen der individuell in jeden Raum ein geblasenen und abgesaugten Luft an den jeweiligen tat sächlichen Heizbedarf angepaßt. Dazu werden jeweils die Soll-Temperatur, die Ist-Temperatur, die Zulufttempera tur und das Mindestbelüftungsvolumen für die Einstel lung der Drosselklappen herangezogen. Dieser Regel kreis, in Fig. 2 als ein Blockschaltbildelement 300 dargestellt, ist in Fig. 5 wiedergegeben.

Im Blockschaltbildelement 310 wird die individuelle Soll-Temperatur T_{SOLL N} mit der entsprechenden Ist-Tem peratur T_{IST N} verglichen; die dabei festgestellte Re geldifferenz ΔT_N wird dem Regler 320 zugeleitet. Dieser erzeugt aufgrund der Temperaturdifferenz ΔT_N, der Zu lufttemperatur T_ZU und des Zuluftdrucks P_ZU ein Stell signal y_{T N}, das einen Minimalwert nicht unter schreiten darf, der sich aus dem aktuellen Zuluftdruck P_ZU und dem Minimaldruck P_{ZU MIN} ergibt. Das Stell signal y_{T N} wird den Drosselklappen 330 in Fig. 5 und 60, 61 in Fig. 1 zugeleitet. Die Regelstrecke dieses Individualtemperaturregelkreises wird durch das Block schaltbildelement 340 repräsentiert.

Die Drosselklappen 60, 61 werden in Abhängigkeit des in jedem einzelnen Raum eingestellten Temperatur-Sollwerts T_{RAUM SOLL}, des in jedem einzelnen Raum gemessenen Temperatur-Istwerts T_{RAUM IST}, des Temperaturwerts der Zulufttemperatur T_ZU sowie in Abhängigkeit des Zuluft drucks P_ZU und/oder der Drehzahl des Zuluftmotors gere gelt.

Wie oben ausgeführt, gewährleistet der Regelkreis zur Einstellung des Öffnungsquerschnitts der Drosselklappen 60, 61 einen bestimmten, in Abhängigkeit des Zuluft drucks sich ergebenden Mindestöffnungsquerschnitt, der bei der Einstellung der Drosselklappen 60, 61 nicht un terschritten wird. Dieser Mindestöffnungsquerschnitt wird dabei so eingestellt, daß jeder Raum ein vorge gebenes absolutes Mindestfrischvolumen erhält.

Der Mindestöffnungsquerschnitt der Drosselklappen 60, 61 wird ebenfalls in Abhängigkeit von der Öffnung der Frischluftklappe 70, der Fortluftklappe 71 und der Mischluftklappe 72 eingestellt.

Bei geregeltem Fördervolumen der Zuluft und der Abluft sind die Öffnungsstellungen der einander zugeordneten Drosselklappen 60, 61 in einem Raum 1 gleich.

Bei der Regelung des Abluftmotors 785 nach Fig. 8b bzw. 16 nach Fig. 1 wird der Sollwert für den Abluftmotor in Abhängigkeit von der Außentemperatur in der P_{DIFF SOLL}- Wert-Berechnungseinrichtung 710 berechnet, wobei dieser Sollwert einen gegenüber dem Außendruck P_A in Abhängig keit von der Außentemperatur festgelegten Raumüberdruck P_{DIFF SOLL} bildet. Der Sollwert P_{AB SOLL} kann auch in Abhängigkeit von der Zulufttemperatur und/oder dem Zu luftdruck bestimmt werden.

Der Zusammenhang zwischen der Außentemperatur T_A und dem Sollwert für den Raumüberdruck P_{DIFF SOLL}, der sich aus der Differenz zwischen dem Sollwert des Abluftdruckes P_{AB SOLL} und dem Außendruck P_A ergibt, ist in Fig. 8c wiedergegeben. Wenn die Außentemperatur T_A einen bestimmten Grenzwert über steigt, beispielsweise eine Außentemperatur von -10°C, fällt der Sollwert P_{DIFF SOLL} des Abluftmotors mit steigender Außentemperatur von seinem Maximum P_DIFF _{SOLL MAX} bis zu seinem Minimum P_{DIFF SOLL MIN} bei einem weiteren Grenzwert, beispielsweise bei einer Außentem peratur von +15°C. Bei einer Außentemperatur vor oder nach diesem durch die beiden Grenzwerte festgelegten Temperaturbereich entspricht der Sollwert des Abluft motors P_{DIFF SOLL} entweder dem maximalen Raumdifferenz druck P_{DIFF SOLL MAX} oder dem minimalen Raumdifferenz druck P_{DIFF SOLL MIN}.

Der von der P_{DIFF SOLL}-Wert-Berechnungseinrichtung 710 in Fig. 8a bestimmte Sollwert des Abluftmotors P_DIFF _SOLL wird im Blockschaltbildelement 700 mit dem Raum differenz-Istdruck P_{DIFF IST} bei einem Raum und bei mehreren Räumen mit dem Zuluft- und Abluftkanaldif ferenzdruck verglichen. Die Druckdifferenz ΔP_DIFF wird der Druckregelung 730 zugeleitet.

Der vollständige Druckregelkreis ist in Fig. 8b dar gestellt. Die Regeldifferenz ΔP_DIFF wird dem Regler 740 zugeleitet, der die Stellgröße y_{P DIFF} einstellt. Wenn in einem Großraumbüro mehrere Fenster geöffnet sind, kann der Ablüfter ganz ausgeschaltet werden - nur so kann ein leichter Überdruck eingehalten werden -. Mit dem Stellwert y_{P DIFF} des Reglers 740 wird der Ab luftmotor 785 in Fig. 8b bzw. 16 in Fig. 1 gesteuert, der den Druck der Regelstrecke 786 erzeugt.

Der Istwert für den Regler 740 des Abluftmotors 16 bzw. 785 wird durch den Raumdifferenzdruck P_{DIFF IST} gebil det, der sich aus der Differenz zwischen dem Außendruck P_A und dem Raumdruck P_{RAUM IST} = P_{AB IST} ergibt. Die durch unterschiedliche Installationshöhen bedingten Differenzen bei der Druckmessung werden durch Korrek turfaktoren, die Bezug auf den Druck in Meeeshöhe neh men, nivelliert.

Die beschriebene Ausführungsform kann analog zur Küh lung verwendet werden.

In einem zusätzlichen Regelkreis wird die Luftfeuchte in den klimatisierten Räumen geregelt. Sie wird vor zugsweise als relative Luftfeuchte (in Prozent des Dampfdruckes bei voller Sättigung) gemessen und ausge drückt, im folgenden vereinfacht mit dem Symbol F be zeichnet. Es ist aber durchaus möglich, anstelle der relativen Luftfeuchte die absolute Luftfeuchtigkeit (in g Wasserdampf auf ein m³ Luft), den Dampfdruck, die spezifische Feuchte (in g H₂O auf 1 kg feuchte Luft) oder als Mischungsverhältnis (in g H₂O auf 1 kg troc kene Luft) zu verwenden. Bei Verwendung der relativen Luftfeuchte ist die Abhängigkeit von der Sättigungs grenze vorteilhaft in den Wert integriert. Nach den VDI-Lüftungsregeln sollte die Luftfeuchtigkeit im Win ter bei 20°C Raumlufttemperatur 35 bis 70% relative Luftfeuchte betragen, im Sommer bei 22°C Raumlufttem peratur 70%, bei 25°C 60%.

Im Blockschaltbildelement 600 in Fig. 2 wird die Dif ferenz von Soll-Luftfeuchte F_{AB SOLL} und Ist-Luft feuchte F_{AB IST} ermittelt, wobei stellvertretend für die Luftfeuchte in den einzelnen Räumen im Ausführungs beispiel die Feuchte der Abluft F_AB gemessen und ein gestellt wird. Die ermittelte Feuchtedifferenz ΔF_AB wird zunächst einer Grenzwertschaltvorrichtung 610 zu geleitet, die aufgrund vorgegebener minimaler und maxi maler Feuchtegrenzwerte F_{AB MIN} und F_{AB MAX} in Ab hängigkeit von der Zu- und Ablufttemperatur verhindert, daß bei der Feuchteregelung an irgendeiner Stelle im Luftkreislauf die Sättigungsgrenze überschritten wird. Von dieser Grenzwertschaltvorrichtung 610 wird nun eine korrigierte Regeldifferenz ΔF_AB dem Regler 620 zuge führt, der den Luftbefeuchter 630 über das Steuersignal y_L steuert. Dadurch wird die Feuchtigkeit der Zuluft F_ZU eingestellt. Die Regelstrecke wird durch das Block schaltbildelement 640 repräsentiert.

Die zweite Heizungsvorrichtung 33 kann im Heizfall auch das Signal y' der ersten Heizungsvorrichtung 30 erhal ten. Die zweite Heizungsvorrichtung 33 dient aber als Nacherhitzer im wesentlichen zum Entfeuchten. Diese zweite Heizungsvorrichtung 33 wird in Abhängigkeit von der Istwert-Feuchte F_IST zur Sollwert-Feuchte geregelt, wobei mit steigender Istwert-Feuchte F_IST über der Sollwert-Feuchte F_SOLL die Heizleistung der zweiten Heizungsvorrichtung 33 steigt. Das Ansteigen der Heiz leistung der zweiten Heizungsvorrichtung 33 steigt über einen vorbestimmten Feuchtebereich der Raumfeuchte F_IST. Dieser Zusammenhang ist in Fig. 9 dargestellt. Bei einer Raumfeuchte F_IST vor diesem Feuchtebereich ist die zweite Heizungsvorrichtung 33 nicht in Betrieb.

Bei einer Raumfeuchte F_IST nach diesem Feuchtebereich ist die zweite Heizungsvorrichtung 33 - der Nacher hitzer - mit seiner maximalen Leistung in Betrieb.

Durch eine hier nicht dargestellte Steuereinrichtung wird sichergestellt, daß das Fördervolumen der Zuluft während des Entfeuchtungsvorganges nicht erhöht wird und nur eine Mindestfrischluftmenge eingeblasen wird.

Zur besseren Veranschaulichung der Regelung wird im folgenden beispielhaft ein Aufwärmvorgang beschrieben, wie er üblicherweise morgens stattfindet. Die am Ablauf der Regelung beteiligten Blockschaltbildelemente sind in Fig. 10 dargestellt. Zum Zeitpunkt des Einschaltens der Klimatisierungsvorrichtung sollen die Ist-Tempera turen aller Räume 1 und die Temperatur der angesaugten Frischluft weit unter der Soll-Temperatur für die Räume 1 liegen. Da die Temperatur der Zuluft noch sehr nie drig ist, wird nicht mehr Zuluft in die Räume einge blasen. Dazu wird vom Zuluftmotor 15 ein dem Mindest frischluftvolumen entsprechender Mindestluftdruck P_ZU _MIN erzeugt.

Bei niederer Außentemperatur unter 16°C wird der Reg ler beim Start auf einen Wert nach der Außentemperatur vorbesetzt, damit die Anlage beim Starten keine Frost störung aufweist.

Von den Ist-Temperaturen aller zu klimatisierenden Räu me 1 wählt die Minimumauswahleinrichtung 400 den nie drigsten Wert aus und leitet diesen dem Blockschalt bildelement 100 zu. Hier wird die Regeldifferenz ΔT zwischen dem Soll- und Istwert der Raumlufttem peraturen gebildet und dem Regler 120 und der Steuer einrichtung 127 zugeleitet. Der Regler 120 bestimmt aufgrund der Regeldifferenz ΔT einen Stellwert y_R. Gleichzeitig wird von der Steuereinrichtung 127 ein Stellwert y_S bestimmt, der einen maximal großen Wert annimmt, solange die Soll-Temperatur über der Ist-Tem peratur liegt. Von den beiden Stellwerten y_S und y_R wählt die Minimumauswahleinrichtung 128 den kleineren aus, zu diesem Zeitpunkt die Stellgröße y_R des Reglers 120, und leitet ihn an die Heizungsvorrichtung 30 wei ter. Diese wärmt die durch den Zuluftkanal 10 strömende Luft entsprechend auf. Damit steigt die Zulufttempera tur T_ZU kontinuierlich an. Ab einem vorgegebenen Tem peraturschwellwert der Zuluft, beispielsweise T_{ZU SOLL} +5°C, wird mit weiter steigender Zulufttemperatur auch der Zuluftdruck erhöht, da die Regelung des Zu luftdrucks in Abhängigkeit von der Temperatur der Zu luft erfolgt. Das Fördervolumen erhöht sich und es fin det eine maximal schnelle Aufheizung aller Räume statt.

Das erhöhte Luftvolumen besteht nicht nur aus Frisch luft, sondern ein Teil der Abluft wird über den Umluft kanal 12 in Fig. 1 wieder der Zuluft zugeleitet. Auf diese Weise werden die Räume 1 ausreichend belüftet und gleichzeitig muß nicht unnötig viel Frischluft aufge heizt werden.

Beim morgendlichen Aufheizen ist der Frischluftanteil nur - mindestens - so groß, damit der erforderliche Überdruck erreicht wird.

Ist der Aufheizvorgang abgeschlossen, senken handels übliche Regler die Stellgröße y_R nicht ausreichend schnell ab, um einen Anstieg der Ist-Temperaturen der Räume 1 über die Soll-Temperatur zu verhindern. Deshalb sinkt die Stellgröße y_S der Steuereinrichtung 127 beim Überschreiten der Soll-Temperatur auf einen vorgege benen Minimalwert y_{S MIN} ab. Jetzt wählt die Minimum auswahleinrichtung 128 den Wert y_S der Steuereinrich tung 127 aus und gibt ihn als y' an die Heizungsvor richtung 30 weiter. Daraufhin sinkt die Zulufttempera tur wieder ab, und nach kurzer Zeit werden die Räume nur noch mit dem Mindestfrischluftvolumen versorgt, das ausreichend temperiert ist, um ein Absinken der Ist- Temperatur der Zuluft unter die Soll-Temperatur der Zu luft zu verhindern. Der Regler kann somit seinen Aus gang langsam verkleinern.

Es soll jetzt zusätzlich der Fall beschrieben werden, bei dem nur ein Raum aufgeheizt werden muß, während die anderen Räume schon die Soll-Temperatur erreicht haben. Von der Minimumauswahleinrichtung 400 wird die niedrig ste Ist-Temperatur der unbeheizten Räume ausgewählt und zum Blockschaltbildelement 100 geleitet. Aufgrund der Regeldifferenz wird nun eine Stellgröße y' eingestellt und die Zulufttemperatur und der Zuluftdruck erhöhen sich entsprechend. Damit aber nicht auch die Räume mit sehr warmer Zuluft versorgt werden, welche die Soll- Temperatur bereits erreicht haben, regelt die Raumtem peraturindividualregelung 300 über Drosselklappen 60, 61 für jeden Raum separat das eingeblasene Luftvolumen. Auf diese Weise werden die Drosselklappen 60, 61 der Räume, bei denen die Ist-Temperatur die Soll-Temperatur schon erreicht hat, auf einen Mindestquerschnitt ge schlossen, der sicherstellt, daß die Räume ausreichend belüftet werden. Gleichzeitig öffnen bei steigendem T_ZU die Drosselklappen 60, 61 des aufzuheizenden Raumes bis zu 100% und P_DIFF bis zu 100%, um eine schnelle Aufheizung zu ermöglichen. Erst wenn auch dieser Raum seine Soll-Temperatur erreicht hat, stellt die Klimatisierungsregelung wieder den Mindestbelüftungs- und Soll-Temperaturhaltezustand ein.

Bezugszeichenliste

1

zu klimatisierender Raum

5

Zuluftleitungen

6

Abluftleitungen

10

Zuluftkanal

11

Abluftkanal

12

Umluftkanal

15

Zuluftmotor

16

Abluftmotor

20

Frischluftkanal

21

Fortluftkanal

30

Heizungsvorrichtung (Vorerhitzer)

33

Heizungsvorrichtung (Nacherhitzer)

40

Kühlvorrichtung

50

Befeuchtigungseinrichtung

60

Drosselklappe

61

Drosselklappe

70

Frischluftklappe

71

Fortluftklappe

72

Mischluftklappe

100

Blockschaltbildelement

120

Regler

125

nachgeordnete Schalteinrichtung

127

Schalteinrichtung/Steuereinrichtung

128

Minimumauswahleinrichtung/Steuerein richtung

129

Berechnungseinrichtung

130

Temperaturregelung

170

Heizungsventil

200

P_{ZU SOLL}

-Wert-Berechnungseinrichtung

230

Blockschaltbildelement

240

Druckregler

245

Grenzwertschalter

250

Druckregelung

285

Zuluftmotor

286

Regelstrecke

300

Blockschaltbildelement/Raumtempera tur-Individualregelung

310

Blockschaltbildelement

320

Regler

330

Drosselklappen

340

Blockschaltbildelement

400

Minimumauswahleinrichtung

500

Steuerungseinrichtung

550

Luftklappen

600

Blockschaltbildelement

610

Grenzwertschaltvorrichtung

620

Regler

630

Luftbefeuchter

640

Blockschaltbildelement

700

Blockschaltbildelement

710

P_{DIFF SOLL}

-Wert-Berechnungseinrich tung

730

Druckregelung

740

Regler

760

Regelstrecke

785

Abluftmotor

786

Regelstrecke
P_AB

Abluftdruck
P_ZU

Zuluftdruck
P_{ZU IST}

Zuluft-Istdruck
P_{ZU SOLL}

Zuluftdruck-Sollwert
P_{ZU MIN}

Mindestdruck
T_A

Außentemperatur
T_{RAUM IST 1}

Raumtemperatur
T_{RAUM IST 2}

Raumtemperatur
T_{RAUM IST N}

Raumtemperatur
T_{RAUM IST MIN}

niedrigster Wert
T_{RAUM SOLL}

(maximale) Soll-Temperatur
T_{RAUM SOLL N}

individuelle Soll-Temperatur
T_ZU

Zulufttemperatur
T_{ZU MIN}

minimal zulässige Zulufttemperatur
y_V

Stellwert
y' Stellwert
y_R

Stellwert
y_S

Stellsignal
y_{S MIN}

sehr niedriges Stellwertsignal
Y_P

Stellgröße
y_P'

Stellwert
y_{T N}

Stellsignal
y_L

Steuersignal
F relative Luftfeuchte
F_AB

Feuchtigkeit der Abluft
F_{AB MIN}

minimaler Feuchtegrenzwert
F_{AB MAX}

maximaler Feuchtegrenzwert
F_{AB SOLL}

Soll-Luftfeuchte
F_ZU

Feuchtigkeit der Zuluft
P_DIFF

Raumdifferenzdruck
P_{DIFF IST}

Istwert des Raumdifferenzdruckes
P_{DIFF SOLL}

Sollwert des Raumdifferenzdruckes
ΔP Druckdifferenz
ΔT Temperaturdifferenz
ΔT_N

Regeldifferenz
ΔF_AB

Feuchtedifferenz
ΔF_AB'

korrigierte Regeldifferenz

Claims

1. Klimatisierungsvorrichtung, welche zumindest die Temperatur in mindestens einem Raum (1) durch Be lüftung mit geheizter oder gekühlter Zuluft auf einen vorgegebenen Temperatur-Sollwert (T_{RAUM SOLL}) regelt, mit einem Zuluftmotor (15), der die Zuluft über einen Zuluftkanal (10) dem zu klimatisieren den Raum (1) zuführt, mit einer in den Zuluftkanal (10) eingebrachten Kühl- und/oder Heizungsvorrich tung (30, 40, 33) zur Kühlung oder Erwärmung der Zuluft, wobei eine Regelung vorgesehen ist, die einen Differenzdruck (P_{DIFF SOLL}) gegenüber dem Au ßendruck (P_A) im zu klimatisierenden Raum (1) bil det, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke einer besseren Durchmischung der Raumluft mit zugeführ ter Luft der Differenzdruck (P_{DIFF SOLL}) durch mehr zugeführte als entweichende Luft einen Raumüber druck bildet.

2. Klimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass der Raumüberdruck (P_DIFF _SOLL) in Abhängigkeit von der Außentemperatur (T_A) und/oder der Zulufttemperatur und/oder dem Zuluft druck (P_ZU) bestimmt wird.

3. Klimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abluftmotor (16) vorgesehen ist, der die Abluft über einen Abluft kanal (11) saugt.

4. Klimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass die Regelung des Raumüberdrucks (P_{DIFF SOLL}) durch den Abluftmotor (16) erfolgt.

5. Klimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass der Istwert für den Regler des Abluftmotors (16) durch den Kanaldif ferenzdruck gebildet wird, der sich aus der Diffe renz zwischen dem absoluten Wert des Druckes (P_ZU) im Zuluftkanal (10) und dem absoluten Wert des Druckes (P_AB) im Abluftkanal (11) ergibt.

6. Klimatisierungsvorrichtung nach einem der Ansprü che 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Istwert für den Regler des Abluftmotors (16) aus der Differenz zwischen dem Außendruck (P_A) und dem Raumdruck (P_{RAUM IST}) ergibt.

7. Klimatisierungsvorrichtung nach einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raumüberdruck sich lediglich über einen vorbe stimmten Temperaturbereich der Außentemperatur (T_A) und/oder der Zulufttemperatur (T_ZU) mit Ände rung der Außentemperatur (T_A) bzw. der Zulufttem peratur (T_ZU) ändert, wobei bei einer Außentempera tur (T_A) bzw. Zulufttemperatur (T_ZU) vor diesem Temperaturbereich der Raumüberdruck jeweils eine bestimmte konstante Größe und bei einer Außentem peratur (T_A) bzw. Zulufttemperatur (T_ZU) nach die sem Temperaturbereich der Raumüberdruck jeweils eine weitere bestimmte konstante Größe aufweist.

8. Klimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 7, da durch gekennzeichnet, dass in dem Tempera turbereich der Raumdruck (P_RAUM) mit steigender Au ßentemperatur (T_A) von einem Maximalüberdruck (P_RAUM _MAX) zu einem Minimalüberdruck (P_{RAUM MIN}) fällt.

9. Klimatisierungsvorrichtung nach einem der vor angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch unterschiedliche Installationshöhen be dingten Differenzen bei der Druckmessung durch Korrekturfaktoren, die Bezug auf den Druck in Mee reshöhe nehmen, nivelliert werden.