DE19942491A1 - Verfahren zum Regeln einer Zuluft-Konditionieranlage und Regelvorrichtung für eine Zuluft-Konditionieranlage - Google Patents
Verfahren zum Regeln einer Zuluft-Konditionieranlage und Regelvorrichtung für eine Zuluft-KonditionieranlageInfo
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Abstract
Um ein Verfahren zum Regeln einer Zuluft-Konditionieranlage, welche mindestens zwei Aktoren zur Beeinflussung der Temperatur und der Feuchte von einem Arbeitsraum zuzuführender Zuluft umfaßt, wobei jeder Aktor durch einen diesem Aktor zugeordneten Regler in Abhängigkeit von jeweils einer Reglereingangsgröße geregelt wird, zu schaffen, das es ermöglicht, auch bei starken Veränderungen der Außenlufttemperatur und/oder der Außenluftfeuchte die Zulufttemperatur und die Zuluftfeuchte zuverlässig innerhalb eines vorgegebenen Prozeßfensters zu halten, wird vorgeschlagen, daß mindestens eine der Reglereingangsgrößen als gemischte Reglereingangsgröße durch Verknüpfung einer Temperatur-Sollwertabweichung mit einer Feuchte-Sollwertabweichung gebildet wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln
einer Zuluft-Konditionieranlage, welche mindestens zwei Akto
ren zur Beeinflussung der Temperatur und der Feuchte von
einem Arbeitsraum zuzuführender Zuluft umfaßt, wobei jeder
Aktor durch einen diesem Aktor zugeordneten Regler in Abhän
gigkeit von jeweils einer Reglereingangsgröße geregelt wird.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Regelvorrich
tung für eine Zuluft-Konditionieranlage, welche mindestens
zwei Aktoren zur Beeinflussung der Temperatur und der Feuchte
von einem Arbeitsraum zuzuführender Zuluft umfaßt, wobei die
Regelvorrichtung für jeden Aktor einen diesem Aktor zugeord
neten Regler aufweist, durch welchen der jeweilige Aktor in
Abhängigkeit von jeweils einer Reglereingangsgröße regelbar
ist.
Solche Verfahren und Regelvorrichtungen sind aus dem Stand
der Technik bekannt.
Bekannt sind insbesondere Verfahren zum Regeln einer Zuluft-
Konditionieranlage, welche ein Kaltwasser-Ventil, das auf
eine Kühlung einer solchen Zuluft-Konditionieranlage wirkt,
ein Heißwasser-Ventil, das auf eine Heizung einer solchen Zu
luft-Konditionieranlage wirkt, und eine Befeuchterpumpe, die
auf einen Befeuchter einer solchen Zuluft-Konditionieranlage
wirkt, umfaßt, wobei das Kaltwasser-Ventil, das Heißwasser-
Ventil und die Befeuchterpumpe durch jeweils einen dem Kalt
wasser-Ventil, dem Heißwasser-Ventil bzw. der Befeuchterpumpe
zugeordneten Regler in Abhängigkeit von jeweils einer Soll
wertabweichung als Reglereingangsgröße geregelt werden.
Hierbei wird dem Regler der Befeuchterpumpe als Reglerein
gangsgröße eine Feuchte-Sollwertabweichung aufgegeben, welche
durch Bildung der Differenz eines Feuchte-Sollwerts und eines
Feuchte-Meßwerts, der mittels eines mit der Zuluft in Kontakt
stehenden Feuchtesensors ermittelt wird, gebildet wird.
Im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche
steht der Begriff "Feuchte" als Oberbegriff sowohl für den
Begriff "absolute Feuchte" als auch für den Begriff "relative
Feuchte", soweit sich aus dem Zusammenhang nichts anderes er
gibt.
Ferner wird bei den bekannten Verfahren dem Regler des Heiß
wasser-Ventils als Reglereingangsgröße eine Temperatur-Soll
wertabweichung aufgegeben, welche durch Bildung der Differenz
aus einem Temperatur-Sollwert und einem Temperatur-Meßwert,
der mittels eines mit der Zuluft in Kontakt stehenden Tempe
ratursensors ermittelt wird, gebildet wird.
Ferner wird bei dem bekannten Verfahren dem Regler des Kalt
wasser-Ventils entweder eine in der vorstehend beschriebenen
Weise gebildete Temperatur-Sollwertabweichung oder eine in
der vorstehend beschriebenen Weise gebildete Feuchte-Soll
wertabweichung aufgegeben.
Es kann auch vorgesehen sein, daß für das Kaltwasser-Ventil
zwei Regler vorhanden sind, wobei dem einen Regler als Reg
lereingangsgröße eine Temperatur-Sollwertabweichung und dem
anderen Regler als Reglereingangsgröße eine Feuchte-Sollwert
abweichung aufgegeben wird. Zu jedem Zeitpunkt wird dabei das
Kaltwasser-Ventil ausschließlich durch einen dieser beiden
Regler geregelt. Die Umschaltung zwischen den beiden Reglern
erfolgt entweder manuell oder automatisch beim Über- oder Un
terschreiten eines Schwellenwerts der Außenlufttemperatur
oder der Außenluftfeuchte oder automatisch bei Unter- oder
Überschreiten eines Schwellenwerts der Zulufttemperatur oder
der Zuluftfeuchte.
Wenn die Umschaltung automatisch beim Unter- oder Überschrei
ten eines Schwellenwerts der Außenlufttemperatur oder der
Außenluftfeuchte erfolgt, ist für diese Umschaltung ein zu
sätzlicher Temperatursensor bzw. Feuchtesensor, der mit der
Außenluft in Kontakt steht, erforderlich. Dies erhöht den für
die Regelung der Zuluft-Konditionieranlage erforderlichen ap
partiven Aufwand und bringt das Problem mit sich, daß die
Temperatur- und Feuchtesensoren für die Zuluft einerseits und
für die Außenluft andererseits unterschiedlich kalibriert
sein können.
Die abrupte Umschaltung des Kaltwasser-Ventils von einer Tem
peratur-Sollwertabweichungs-abhängigen Regelung zu einer
Feuchte-Sollwertabweichungs-abhängigen Regelung und zurück
wirkt sich nachteilig auf das Regelungsverhalten aus. Beim
Umschalten zwischen den beiden Reglern für das Kaltwasser-
Ventil kann nicht in jedem Falle gewährleistet werden, daß
die vorgegebenen Sollwert-Toleranzen nicht überschritten wer
den. Erfolgt die Umschaltung in Abhängigkeit von einem gemes
senen Außenlufttemperatur- oder Außenluftfeuchte-Wert, so
können undefinierte Zustände der Regelung auftreten, wenn die
Temperatur- und/oder Feuchtesensoren für die Außenluft einer
seits und für die Zuluft andererseits unterschiedlich kali
briert sind.
Ferner ist es durch das Vorhandensein dreier getrennter Re
gelkreise für das Kühlen, Heizen und Befeuchten der Zuluft
bei den bekannten Verfahren nicht möglich, die Regelung der
Zuluft-Konditionieranlage im Hinblick auf den Energiever
brauch und die aufzuwendenden Energiekosten zu optimieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zum Regeln einer Zuluft-Konditionieranlage der
eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, auch
bei starken Veränderungen der Außenlufttemperatur und/oder
der Außenluftfeuchte die Zulufttemperatur und die Zuluft
feuchte zuverlässig innerhalb eines vorgegebenen Prozeßfen
sters zu halten.
Das Prozeßfenster ist dabei durch vorgegebene Minimal- und
Maximalwerte für die Zulufttemperatur und für die Zuluft
feuchte definiert.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den Merkmalen des
Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß mindestens eine der Reglereingangsgrößen als gemischte
Reglereingangsgröße durch Verknüpfung einer Temperatur-Soll
wertabweichung mit einer Feuchte-Sollwertabweichung gebildet
wird.
Durch diese Verkopplung der Temperatur-Sollwertabweichung mit
der Feuchte-Sollwertabweichung bei der Bildung der Reglerein
gangsgrößen entfällt die Notwendigkeit, die Regelung eines
der Aktoren der Zuluft-Konditionieranlage von einer Tempera
tur-Sollwertabweichungs-abhängigen Regelung diskontinuierlich
auf eine Feuchte-Sollwertabweichungs-abhängige Regelung umzu
schalten. Während des Regelvorgangs treten daher bei dem er
findungsgemäßen Verfahren keine abrupten Übergänge auf, so
daß die Einhaltung des vorgegebenen Prozeßfensters jederzeit
gewährleistet ist.
Ferner entfällt die Notwendigkeit einer manuellen Umschaltung
der Regelung oder die Notwendigkeit, zur Ermittlung der Para
meter für eine automatische Umschaltung zusätzliche Sensoren
vorzusehen.
Da beim erfindungsgemäßen Verfahren keine Außenlufttempera
tur-Sensoren oder Außenluftfeuchte-Sensoren erforderlich
sind, entfallen auch alle Probleme, die mit einer unter
schiedlichen Kalibrierung von Außenlufttemperatur- und Außen
luftfeuchte-Sensoren einerseits und Zulufttemgeratur- und Zu
luftfeuchte-Sensoren andererseits verbunden sein können.
Der Zulufttemperatur-Sensor und der Zuluftfeuchte-Sensor kön
nen in einem einzigen Meßgerät vereinigt sein.
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verkopplung der
Temperatur-Sollwertabweichung mit der Feuchte-Sollwertabwei
chung lediglich zur Bildung mindestens einer der Reglerein
gangsgrößen vorgenommen wird, im übrigen aber weiterhin jeder
Aktor der Zuluft-Konditionieranlage durch einen diesem Aktor
jeweils zugeordneten Regler geregelt wird, können auch beim
erfindungsgemäßen Verfahren übliche PI-Regler zur Regelung
der Aktoren der Zuluft-Konditionieranlage eingesetzt werden.
Ein solcher PI-Regler gibt an den von ihm geregelten Aktor
ein Ausgangssignal oder eine Stellgröße aus, welche sowohl
von der aktuellen Reglereingangsgröße als auch vom zeitlichen
Integral der Reglereingangsgröße abhängt.
Die Möglichkeit zur Optimierung jedes der Regler in Bezug auf
das Regelverhalten der Regelstrecke bleibt somit beim erfin
dungsgemäßen Verfahren erhalten.
Zur Art der Verknüpfung der Temperatur-Sollwertabweichung mit
der Feuchte-Sollwertabweichung wurden bislang noch keine nä
heren Angaben gemacht.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die gemischte
Reglereingangsgröße durch Ermittlung einer gewichteten Summe
aus der Temperatur-Sollwertabweichung und der Feuchte-Soll
wertabweichung gebildet wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird dadurch, daß die Reglereingangsgröße minde
stens eines der Regler auf den Wert null gesetzt wird, wenn
sich der diesem Regler zugeordnete Aktor in einer Endlage be
findet und das Vorzeichen der Reglereingangsgröße eine Ver
stellung des Aktors über die Endlage hinaus verlangen würde,
erreicht, daß der betreffende Regler nur solche Ausgangs
signale an den ihm zugeordneten Aktor ausgibt, welche von
diesem Aktor auch tatsächlich umgesetzt werden können.
Unter einer "Endlage" ist dabei hier und im folgenden eine
Ruhelage oder eine Maximallage eines Aktors zu verstehen.
Ein Ventil befindet sich in seiner Ruhelage, wenn es voll
ständig geschlossen ist, und in seiner Maximallage, wenn es
vollständig geöffnet ist.
Eine Pumpe befindet sich in ihrer Ruhelage, wenn sie mit
einer Frequenz unterhalb einer vorgegebenen Minimalfrequenz
läuft, und in ihrer Maximallage, wenn sie mit einer Frequenz
oberhalb einer vorgegebenen Maximalfrequenz läuft.
Wenn mindestens drei Aktoren der Zuluft-Konditionieranlage
durch jeweils einen zugeordneten Regler geregelt werden, so
ist es von Vorteil, wenn die Reglereingangsgröße mindestens
eines der Regler auf den Wert null gesetzt wird, wenn sich
mindestens zwei der Aktoren, die den übrigen Reglern zugeord
net sind, außerhalb ihrer Ruhelage befinden. Auf diese Weise
wird erreicht, daß kein zusätzlicher Aktor "eingeschaltet",
das heißt aus seiner Ruhelage hinaus bewegt wird, wenn be
reits mindestens zwei der übrigen Aktoren "eingeschaltet"
sind, das heißt sich außerhalb ihrer Ruhelage befinden. Hier
durch wird die Anzahl der gleichzeitig aktiven Aktoren und
somit die von der Zuluft-Konditionieranlage benötigte Lei
stungsaufnahme begrenzt.
Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn die Zuluft-
Konditionieranlage genau drei Aktoren umfaßt, die durch je
weils einen zugeordneten Regler geregelt werden, und wenn die
Reglereingangsgröße eines der Regler auf den Wert null ge
setzt wird, wenn sich die den beiden übrigen Reglern zugeord
neten Aktoren außerhalb ihrer Ruhelage befinden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist vorgesehen, daß ein Temperatur-Sollwert
und/oder ein Feuchte-Sollwert während des Regelungsvorgangs
verändert werden. Durch eine Anpassung des Temperatur-Soll
werts und des Feuchte-Sollwerts an den jeweils herrschenden
Außenluftzustand und an den Betriebszustand der Zuluft-Kondi
tionieranlage kann der Betrieb der Zuluft-Konditionieranlage
hinsichtlich des Energieverbrauchs und der Energiekosten op
timiert werden. Es kann vorkommen, daß die Leistung der Küh
lung, der Heizung oder des Befeuchters der Zuluft-Konditio
nieranlage nicht ausreicht, um einen erwünschten Zuluftzu
stand zu erreichen. Bei festgehaltenen Sollwerten würden sich
in einem solchen Fall permanente Sollwertabweichungen in den
Reglern so weit aufintegrieren, daß die Ausgangssignale der
Regler schließlich im wesentlichen nur noch durch die zeit
lich aufintegrierten Werte der Reglereingangsgrößen und prak
tisch nicht mehr von den aktuellen Werten der Reglereingangs
größen bestimmt werden, was eine unerwünscht große Trägheit
der Regelung zur Folge hätte. Dies wird durch die Anpassung
des Temperatur- und/oder des Feuchte-Sollwerts verhindert.
Ferner wird es durch die Sollwertanpassung möglich, eine
Prioritätenfolge der Sollwerte festzulegen, so daß bei Über
lastung der Zuluft-Konditionieranlage der Sollwert mit höhe
rer Priorität festgehalten und der jeweils andere Sollwert
entsprechend der Kapazität der Zuluft-Konditionieranlage an
gepaßt, d. h. erhöht oder erniedrigt, wird.
Für die Durchführung einer Sollwert-Erhöhung kommen unter
schiedliche auslösende Bedingungen in Betracht.
So kann vorgesehen sein, daß, wenn einer der Aktoren auf
einen Befeuchter der Zuluft-Konditionieranlage wirkt, eine
Sollwert-Erhöhung durchgeführt wird, wenn dieser Aktor sich
in seiner Ruhelage befindet. Dadurch wird eine Sollwert-Erhö
hung bewirkt, wenn der Befeuchter der Zuluft-Konditionieran
lage inaktiv ist.
Der auf den Befeuchter der Zuluft-Konditionieranlage wirkende
Aktor kann insbesondere eine Befeuchterpumpe sein.
Alternativ oder ergänzend zu der vorstehenden auslösenden Be
dingung für eine Sollwert-Erhöhung kann vorgesehen sein, daß,
wenn einer der Aktoren der Zuluft-Konditionieranlage auf eine
Kühlung der Zuluft-Konditionieranlage wirkt, eine Sollwert-
Erhöhung dann durchgeführt wird, wenn dieser Aktor sich
außerhalb seiner Ruhelage befindet und zugleich der aktuelle
Temperatur-Sollwert kleiner ist als oder gleich groß ist wie
eine vorgegebene Mindesttemperatur für das Einschalten der
Kühlung. Hierdurch wird erreicht, daß nach der erfolgten
Sollwert-Erhöhung die Kühlleistung reduziert werden kann, was
im Hinblick auf die Minimierung der Energiekosten der Zuluft-
Konditionieranlage von Vorteil ist, da das Kühlen der Zuluft
höhere Energiekosten verursacht als das Heizen oder Befeuch
ten derselben.
Wenn einer der Aktoren der Zuluft-Konditionieranlage auf eine
Kühlung der Zuluft-Konditionieranlage wirkt, so ist es von
Vorteil, wenn eine Sollwert-Erhöhung dann durchgeführt wird,
wenn sich dieser Aktor in seiner Maximallage befindet.
Der auf die Kühlung wirkende Aktor kann beispielsweise ein
Kaltwasser-Ventil sein. Ein solches Kaltwasser-Ventil befin
det sich in seiner Maximallage, wenn es vollständig geöffnet
ist. Wenn sich der auf die Kühlung der Zuluft-Konditionieran
lage wirkende Aktor in seiner Maximallage befindet, ist dies
ein Anzeichen dafür, daß die zur Verfügung stehende Kühllei
stung nicht ausreicht, um den aktuellen Temperatur-Sollwert
und/oder den aktuellen Feuchte-Sollwert zu erreichen. Es ist
daher günstig, in einem solchen Fall eine Erhöhung eines der
genannten Sollwerte durchzuführen, um zu verhindern, daß die
Ausgangssignale der Regler im wesentlichen durch zeitlich
aufintegrierte große Sollwertabweichungen bestimmt werden und
nur noch in geringem Maße von den aktuellen Sollwertabwei
chungen abhängen, was eine unerwünscht große Trägheit der Re
gelung zur Folge hätte.
Bislang wurden noch keine Angaben dazu gemacht, welcher Soll
wert bei Vorliegen der vorstehend genannten auslösenden Be
dingungen für eine Sollwert-Erhöhung erhöht wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist vorgesehen, daß bei einer Sollwert-Erhöhung
der Feuchte-Sollwert erhöht wird, wenn der aktuelle Tempera
tur-Sollwert größer ist als oder gleich groß ist wie ein vor
gegebener erster Temperatur-Maximalwert und zugleich der ak
tuelle Feuchte-Sollwert kleiner ist als ein vorgegebener
Feuchte-Maximalwert, und daß sonst der Temperatur-Sollwert
statt des Feuchte-Sollwerts erhöht wird. Hierdurch wird er
reicht, daß der Feuchte-Sollwert in keinem Fall über den vor
gegebenen Feuchte-Maximalwert hinaus erhöht wird, so daß die
Nichtüberschreitung des vorgegebenen Feuchte-Maximalwerts in
der Regelung höchste Priorität erhält. Ferner wird durch
diese Maßnahme erreicht, daß, solange der vorgegebene erste
Temperatur-Maximalwert noch nicht erreicht ist, der Tempera
tur-Sollwert statt des Feuchte-Sollwerts erhöht wird; dies
ist von Vorteil, weil durch eine Erhöhung des Temperatur-
Sollwerts die erforderliche Kühlleistung reduziert werden
kann, was im Hinblick auf eine Energiekosten-optimierte Rege
lung von Vorteil ist, da die Kühlung der Zuluft-Konditionier
anlage in der Regel höhere Energiekosten als die Heizung oder
der Befeuchter verursacht.
Vorteilhafterweise wird der Temperatur-Sollwert jedoch nicht
weiter erhöht, wenn der erhöhte Temperatur-Sollwert einen
zweiten Temperatur-Maximalwert übersteigen würde. Dadurch ist
gewährleistet, daß bei Überschreiten des zweiten Temperatur-
Maximalwerts große Temperatur-Sollwertabweichungen auftreten,
so daß die Rückführung der Zulufttemperatur unter den zweiten
Temperatur-Maximalwert von der Regelung beschleunigt durchge
führt wird.
Alternativ zu einer Sollwert-Erhöhung kann eine Sollwert-Er
niedrigung durchgeführt werden, wenn eine der folgenden aus
lösenden Bedingungen erfüllt ist.
So ist es, wenn ein erster Aktor auf einen Befeuchter der Zu
luft-Konditionieranlage und ein zweiter Aktor auf eine Hei
zung der Zuluft-Konditionieranlage wirkt, günstig, wenn eine
Sollwert-Erniedrigung durchgeführt wird, wenn sich der auf
den Befeuchter wirkende Aktor und der auf die Heizung wir
kende Aktor beide außerhalb ihrer Ruhelagen befinden und zu
gleich der aktuelle Temperatur-Sollwert größer ist als ein
vorgegebener Temperatur-Minimalwert. Hierdurch wird erreicht,
daß die Heizung und der Befeuchter der Zuluft-Konditionieran
lage nicht unnötig betrieben werden, wenn die Einhaltung des
Temperatur-Minimalwerts gesichert ist.
Wenn einer der Aktoren auf eine Kühlung der Zuluft-Konditio
nieranlage wirkt, ist es von Vorteil, wenn eine Sollwert-Er
niedrigung durchgeführt wird, wenn sich dieser Aktor außer
halb seiner Maximallage befindet und zugleich der Temperatur-
Sollwert größer ist als eine vorgegebene Mindesttemperatur
für das Einschalten der Kühlung. Hierdurch ist gewährleistet,
daß die Kühlleistung der Zuluft-Konditionieranlage im Bereich
oberhalb der Mindesttemperatur für das Einschalten der Küh
lung optimal ausgenutzt wird.
Bislang wurden noch keine näheren Angaben dazu gemacht, wel
cher Sollwert im Falle einer Sollwert-Erniedrigung erniedrigt
wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist vorgesehen, daß bei der Sollwert-Erniedrigung
der Feuchte-Sollwert erniedrigt wird, wenn der aktuelle Tem
peratur-Sollwert kleiner ist als oder gleich groß ist wie ein
vorgegebener erster Temperatur-Maximalwert und zugleich der
aktuelle Feuchte-Sollwert größer ist als ein vorgegebener
Feuchte-Minimalwert, und daß sonst der Temperatur-Sollwert
erniedrigt wird. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß
der Feuchte-Sollwert keinesfalls auf einen Wert unterhalb des
vorgegebenen Feuchte-Minimalwerts gesetzt wird, so daß die
Einhaltung des vorgegebenen Feuchte-Minimalwerts höchste
Priorität erhält. Ferner wird erreicht, daß, solange der vor
gegebene erste Temperatur-Maximalwert noch nicht erreicht
ist, vor einer Temperatur-Sollwert-Erniedrigung erst der
Feuchte-Sollwert herabgesetzt wird, was im Hinblick auf eine
Energiekosten-optimierte Regelung von Vorteil ist, da eine
stärkere Kühlung der Zuluft höhere Energiekosten verursacht
als deren Heizung oder Befeuchtung.
Bei einer Sollwert-Erhöhung oder -Erniedrigung kann vorgese
hen sein, daß der betreffende Sollwert um eine vorgegebene
Sollwert-Schrittweite erhöht bzw. erniedrigt wird.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, daß eine Folge von
Sollwertpaaren vorgegeben ist und die Sollwerte des aktuellen
Sollwertpaars bei Vorliegen einer der Bedingungen für eine
Sollwert-Erhöhung durch die Sollwerte des dem aktuellen Soll
wertpaar in der Folge nachfolgenden Sollwertpaares ersetzt
werden und daß die Sollwerte des aktuellen Sollwertpaars bei
Vorliegen einer der Bedingungen für eine Sollwert-Erniedri
gung durch die Sollwerte des dem aktuellen Sollwertpaar in
der Folge vorausgehenden Sollwertpaars ersetzt werden.
Wenn einer der Aktoren der Zuluft-Konditionieranlage auf eine
Kühlung der Zuluft-Konditionieranlage wirkt, hat es sich als
besonders günstig erwiesen, wenn die Reglereingangsgröße des
diesem Aktor zugeordneten Reglers durch Verknüpfung der Tem
peratur-Sollwertabweichung mit der Feuchte-Sollwertabweichung
gebildet wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrun
de, eine Regelvorrichtung für eine Zuluft-Konditionieranlage
der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht,
auch bei starken Veränderungen der Außenlufttemperatur
und/oder der Außenluftfeuchte die Zulufttemperatur und die
Zuluftfeuchte zuverlässig innerhalb eines vorgegebenen Pro
zeßfensters zu halten.
Diese Aufgabe wird bei einer Regelvorrichtung mit den Merkma
len des Oberbegriffs von Anspruch 17 erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Regelvorrichtung eine Verarbeitungseinheit
umfaßt, mittels welcher mindestens eine der Reglereingangs
größen als gemischte Reglereingangsgröße durch Verknüpfung
einer Temperatur-Sollwertabweichung mit einer Feuchte-Soll
wertabweichung bildbar ist.
Durch diese Verkopplung der Temperatur-Sollwertabweichung mit
der Feuchte-Sollwertabweichung bei der Bildung der Reglerein
gangsgrößen entfällt die Notwendigkeit, einen der Aktoren der
Zuluft-Konditionieranlage von einem Temperatur-Sollwertabwei
chungs-abhängigen Regler auf einen Feuchte-Sollwertabwei
chungs-abhängigen Regler umzuschalten. Beim Betrieb der er
findungsgemäßen Regelvorrichtung treten daher keine abrupten
Übergänge auf, so daß die Einhaltung des vorgegebenen Prozeß
fensters jederzeit gewährleistet ist.
Besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Regelvorrich
tung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 18 bis 32, de
ren Vorteile bereits vorstehend im Zusammenhang mit den be
sonderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens er
läutert worden sind.
Anspruch 33 ist auf eine Zuluft-Konditionieranlage gerichtet,
welche mindestens zwei Aktoren zur Beeinflussung der Tempera
tur und der Feuchte von einem Arbeitsraum zuzuführender Zu
luft und eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung umfaßt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Zuluft-Konditionieran
lage, welche eine Kühlung, eine Heizung und einen
Befeuchter umfaßt sowie eine Regelvorrichtung,
welche drei Aktoren regelt, die auf die Kühlung,
die Heizung bzw. den Befeuchter wirken;
Fig. 2 ein H-x-Diagramm, in dem Regelungsparameter der
Regelvorrichtung graphisch dargestellt sind;
Fig. 3 ein H-x-Diagramm, in dem ein simulierter, im Uhr
zeigersinn durchlaufener Außenluft-Zustandszyklus
und ein erwünschter Zuluft-Zustandsverlauf bei
ausreichender Kühlleistung der Zuluft-Konditio
nieranlage dargestellt sind;
Fig. 4 ein H-x-Diagramm, in dem ein simulierter, im Uhr
zeigersinn durchlaufener Außenluft-Zustandszyklus
und ein tatsächlicher Zuluft-Zustandsverlauf bei
ausreichender Kühlleistung der Zuluft-Konditio
nieranlage dargestellt sind;
Fig. 5 ein Schaubild, das den zeitlichen Verlauf der
Außenlufttemperatur, der Zulufttemperatur und des
Temperatur-Sollwerts sowie den zeitlichen Verlauf
der Außenluftfeuchte, der Zuluftfeuchte und des
Feuchte-Sollwerts während des in den Fig. 3 und 4
dargestellten Außenluft-Zustandszyklus dar
stellt;
Fig. 6 ein H-x-Diagramm, das einen simulierten, im Ge
genuhrzeigersinn durchlaufenen Außenluft-Zu
standszyklus und einen tatsächlichen Zuluft-Zu
standsverlauf bei ausreichender Kühlleistung der
Zuluft-Konditionieranlage darstellt;
Fig. 7 ein Schaubild, das den zeitlichen Verlauf der
Außenlufttemperatur, der Zulufttemperatur und des
Temperatur-Sollwerts sowie den zeitlichen Verlauf
der Außenluftfeuchte, der Zuluftfeuchte und des
Feuchte-Sollwerts während des in Fig. 6 darge
stellten Außenluft-Zustandszyklus darstellt;
Fig. 8 ein H-x-Diagramm, das einen simulierten, im Uhr
zeigersinn durchlaufenen Außenluft-Zustandszyklus
und einen erwünschten Zuluft-Zustandsverlauf bei
nicht ausreichender Kühlleistung der Zuluft-Kon
ditionieranlage darstellt;
Fig. 9 ein H-x-Diagramm, das einen simulierten, im Uhr
zeigersinn durchlaufenen Außenluft-Zustandszyklus
und einen tatsächlichen Zuluft-Zustandsverlauf
bei nicht ausreichender Kühlleistung der Zuluft-
Konditionieranlage darstellt;
Fig. 10 ein Schaubild, das den zeitlichen Verlauf der
Außenlufttemperatur, der Zulufttemperatur und des
Temperatur-Sollwerts sowie der Außenluftfeuchte,
der Zuluftfeuchte und des Feuchte-Sollwerts wäh
rend des in den Fig. 8 und 9 dargestellten Außen
luft-Zustandszyklus darstellt;
Fig. 11 ein H-x-Diagramm, das einen simulierten, im Ge
genuhrzeigersinn durchlaufenen Außenluft-Zu
standszyklus und einen tatsächlichen Zuluft-Zu
standsverlauf bei nicht ausreichender Kühllei
stung der Zuluft-Konditionieranlage darstellt;
und
Fig. 12 ein Schaubild, das den zeitlichen Verlauf der
Außenlufttemperatur, der Zulufttemperatur und des
Temperatur-Sollwerts sowie den zeitlichen Verlauf
der Außenluftfeuchte, der Zuluftfeuchte und des
Feuchte-Sollwerts während des in Fig. 11 darge
stellten Außenluft-Zustandszyklus darstellt.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen
Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Eine in Fig. 1 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete
Zuluft-Konditionieranlage umfaßt einen Zuluft-Konditionierbe
reich 102, dem über eine Außenluft-Zuführleitung 104 zu kon
ditionierende Außenluft zugeführt und über eine Zuluft-Zu
führleitung 106 konditionierte Zuluft entnommen wird, um
diese Zuluft einem Arbeitsraum, beispielsweise einer Lackier
kabine einer Lackieranlage, zuzuführen.
Der Zuluft-Konditionierbereich 102 umfaßt ein Kühlregister
108, ein Heizregister 110, einen Befeuchter 112 und ein Zu
luftgebläse 114, welche in dem Zuluft-Konditionierbereich 102
in dieser Reihenfolge längs der Strömungsrichtung der Luft
hintereinander angeordnet sind.
Das Kühlregister 108 bildet einen Bestandteil eines Kaltwas
ser-Kreislaufs 116, welcher eine Kaltwasser dem Kühlregister
zuführende Kaltwasser-Zuführleitung 118 und eine Kaltwasser
aus dem Kühlregister 108 abführende Kaltwasser-Abführleitung
120 umfaßt.
In der Kaltwasser-Zuführleitung 118 ist ein (beispielsweise
elektromotorisch) verstellbares Kaltwasser-Ventil 122 ange
ordnet, das von einer Ruhelage des Kaltwasser-Ventils 122, in
welcher das Kaltwasser-Ventil 122 die Kaltwasser-Zuführlei
tung 118 vollständig sperrt, bis zu einer Maximallage, in
welcher das Kaltwasser-Ventil 122 den Durchgang durch die
Kaltwasser-Zuführleitung 118 vollständig freigibt, konti
nuierlich oder in diskreten Stufen verstellbar ist.
Das Kaltwasser-Ventil 122 ist über eine Regelleitung 124 an
einen Ausgang eines ersten Reglers 126 angeschlossen. Über
die Regelleitung 124 gibt der erste Regler 126 Ausgangs
signale an das Kaltwasser-Ventil 122 aus, denen jeweils eine
bestimmte Stellung des Kaltwasser-Ventils 122 zugeordnet ist.
Das Heizregister 110 bildet einen Bestandteil eines Heißwas
ser-Kreislaufs 128, der eine Heißwasser dem Heizregister 110
zuführende Heißwasser-Zuführleitung 130 und eine Heißwasser
aus dem Heizregister 110 abführende Heißwasser-Abführleitung
132 umfaßt.
In der Heißwasser-Zuführleitung 130 ist ein (beispielsweise
elektromotorisch) verstellbares Heißwasser-Ventil 134 ange
ordnet, das von einer Ruhelage, in welcher das Heißwasser-
Ventil 134 die Heißwasser-Zuführleitung 130 vollständig ver
schließt, bis zu einer Maximallage, in welcher das Heißwas
ser-Ventil 134 die Heißwasser-Zuführleitung 130 vollständig
freigibt, kontinuierlich oder in diskreten Stufen verstellbar
ist.
Das Heißwasser-Ventil 134 ist über eine Regelleitung 136 an
einen Ausgang eines zweiten Reglers 138 angeschlossen. Über
die Regelleitung 136 gibt der zweite Regler 138 Ausgangs
signale an das Heißwasser-Ventil 134 aus, denen jeweils eine
bestimmte Stellung des Heißwasser-Ventils 134 zugeordnet ist.
Der Befeuchter 112 ist an eine Wasserzuführleitung 140 ange
schlossen, in welcher eine Befeuchterpumpe 142 angeordnet
ist, welche von einer Ruhelage, in welcher die Drehfrequenz
der Befeuchterpumpe 142 kleiner ist als ein vorgegebener Fre
quenz-Minimalwert von beispielsweise 10 Hz, bis zu einer Ma
ximallage, in welcher die Drehfrequenz der Befeuchterpumpe
142 größer ist als ein Frequenz-Maximalwert von beispiels
weise 55 Hz, kontinuierlich oder in Stufen verstellbar ist.
Die Befeuchterpumpe 142 ist über eine Regelleitung 144 an
einen Ausgang eines dritten Reglers 146 angeschlossen. Über
die Regelleitung 144 gibt der dritte Regler 146 Ausgangs
signale an die Befeuchterpumpe 142 aus, denen jeweils eine
bestimmte Frequenz der Befeuchterpumpe 142 zugeordnet ist.
Bei den Reglern 126, 138 und 146 handelt es sich um an sich
bekannte PI-Regler.
Ein solcher PI-Regler weist üblicherweise zwei Eingänge auf,
wobei in der Regel dem ersten Eingang ein aktueller Istwert
einer Regelgröße und dem zweiten Eingang ein Sollwert für
diese Regelgröße aufgegeben wird. Der PI-Regler regelt den
ihm zugeordneten Aktor in Abhängigkeit von der aktuellen Ab
weichung des Istwerts vom Sollwert der Regelgröße und in Ab
hängigkeit von der zeitlich aufintegrierten Gesamtabweichung
des Istwerts vom Sollwert der Regelgröße so, daß die Abwei
chung des Istwerts vom Sollwert der Regelgröße möglichst ge
ring wird.
Im vorliegenden Fall sind die ersten Eingänge aller drei Reg
ler 126, 138 und 146 über jeweils eine Verbindungsleitung
148, 150 bzw. 152 an jeweils einen Ausgang einer Verarbei
tungseinheit 154 angeschlossen.
Die zweiten Eingänge aller drei Regler 126, 138 und 146 sind
permanent auf null gesetzt. Die Regler 126, 138 und 146 re
geln die ihnen zugeordneten Aktoren (Kaltwasser-Ventil 122,
Heißwasser-Ventil 134 bzw. Befeuchterpumpe 142) somit aus
schließlich in Abhängigkeit von jeweils einer Reglereingangs
größe, welche dem betreffenden Regler über die jeweilige
Verbindungsleitung 148, 150 bzw. 152 von der Verarbeitungs
einheit 154 aufgegeben wird, und zwar so, daß die Abweichung
der jeweiligen Reglereingangsgröße vom Wert null möglichst
gering wird.
Die Verarbeitungseinheit 154 ist über eine erste Meßleitung
156 mit einem Feuchtesensor 158 verbunden, welcher mit der
Zuluft in der Zuluft-Zuführleitung 106 in Kontakt steht und
an die Verarbeitungseinheit 154 ein der aktuellen relativen
Feuchte dieser Zuluft entsprechendes elektrisches Signal
übermittelt.
Ferner steht die Verarbeitungseinheit 154 über eine zweite
Meßleitung 160 mit einem Temperatursensor 162 in Verbindung,
welcher ebenfalls in Kontakt mit der Zuluft in der Zuluft-Zu
führleitung 106 steht und an die Verarbeitungseinheit 154 ein
der Temperatur der Zuluft entsprechendes elektrisches Signal
übermittelt.
Die Verarbeitungseinheit 154 und die Regler 126, 138 und 146
sind Bestandteile einer als Ganzes mit 164 bezeichneten Re
gelvorrichtung der Zuluft-Konditionieranlage 100.
In der Verarbeitungseinheit 154 werden die Meßsignale von den
Sensoren 158 und 162 mit Informationen über den aktuellen Zu
stand der Aktoren (Kaltwasser-Ventil 122, Heißwasser-Ventil
134 und Befeuchterpumpe 142) sowie mit Regelungsparametern,
welche der Verarbeitungseinheit 154 fest vorgegeben sind oder
der Verarbeitungseinheit 154 über ein (nicht dargestelltes)
geeignetes Eingabegerät eingegeben werden können, verknüpft,
um die Reglereingangsgrößen zu bilden, welche von der Verar
beitungseinheit 154 an die drei Regler 126, 138 und 146 aus
gegeben werden.
Dabei kann die Verarbeitungseinheit 154 entweder als eine
fest verdrahtete analoge oder digitale Schaltung oder aber
als frei programmierbare Recheneinheit, beispielsweise als
Meßrechner oder speicherprogrammierbare Steuerung, mit einer
entsprechenden Programmierung ausgebildet sein.
Jeder Arbeitszyklus der Verarbeitungseinheit 154 umfaßt dabei
einen Sollwert-Veränderungsschritt, einen darauf folgenden
Roh-Reglereingangsgrößen-Bildungsschritt, einen darauf fol
genden Endlagenabfrageschritt und einen abschließenden Aus
wahlschritt.
Im ersten Schritt jedes Arbeitszyklus, dem Sollwert-Verände
rungsschritt, wird zunächst geprüft, ob eine Sollwert-Erhö
hung durchzuführen ist.
Eine Sollwert-Erhöhung wird durchgeführt, wenn mindestens
eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
- - die aktuelle Frequenz FU der Befeuchterpumpe ist kleiner als ein vorgegebener unterer Frequenz-Minimalwert FUs1;
- - der aktuelle Temperatur-Sollwert T' ist kleiner als oder gleich groß wie eine vorgegebene Mindesttemperatur für das Einschalten der Kühlung TK und das Kaltwasser-Ventil 122 befindet sich nicht in seiner Ruhelage, ist also zu mindest leicht geöffnet;
- - das Kaltwasser-Ventil 122 befindet sich in seiner Maxi mallage, ist also vollständig geöffnet.
Die für das Prüfen der vorstehenden Bedingungen erforderli
chen Informationen zum aktuellen Zustand der Aktoren erhält
die Verarbeitungseinheit 154 dabei entweder über (nicht dar
gestellte) Abzweigleitungen von den Regelleitungen 124, 136
und 140 oder, alternativ oder ergänzend hierzu, durch zusätz
liche Sensoren, die an den Aktoren angeordnet sind und mit
der Verarbeitungseinheit 154 über (nicht dargestellte) Meß
leitungen in Verbindung stehen.
Wenn mindestens eine der vorstehend genannten Bedingungen er
füllt ist, wird die Erhöhung eines der Sollwerte durchge
führt. Ob der Feuchte-Sollwert F' oder der Temperatur-Soll
wert T' erhöht wird, hängt davon ab, an welcher Stelle des H
x-Diagramms sich das aktuelle Sollwerte-Paar befindet.
Wenn der aktuelle Temperatur-Sollwert T' größer ist als oder
gleich groß ist wie ein vorgegebener erster Temperatur-Maxi
malwert Ts2 und zugleich der aktuelle Feuchte-Sollwert F'
kleiner ist als ein vorgegebener Feuchte-Maximalwert Fs2,
dann wird der Feuchte-Sollwert um die Feuchte-Sollwert-
Schrittweite Fst erhöht.
Wenn die vorstehend genannte Bedingung für das Erhöhen des
Feuchte-Sollwerts nicht erfüllt ist, so wird bei der Soll
wert-Erhöhung der Temperatur-Sollwert T' um die Temperatur-
Sollwert-Schrittweite Tst erhöht.
Da der Temperatur-Sollwert jedoch auf keinen Fall einen vor
gegebenen zweiten Temperatur-Maximalwert Ts4 überschreiten
soll, wird keine Erhöhung des Temperatur-Sollwerts T' durch
geführt, wenn der erhöhte Temperatur-Sollwert größer wäre als
der zweite Temperatur-Maximalwert Ts4. Der zweite Temperatur-
Maximalwert Ts4 wird möglichst hoch gewählt, damit durch die
Regelvorrichtung eine Sollwertanpassung innerhalb eines mög
lichst weiten Temperaturbereichs durchgeführt werden kann.
Anschließend wird von der Verarbeitungseinheit 154 geprüft,
ob eine Sollwert-Erniedrigung durchzuführen ist.
Eine Sollwert-Erniedrigung wird durchgeführt, wenn mindestens
eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
- - die aktuelle Frequenz FU der Befeuchterpumpe ist größer als ein oberer Frequenz-Minimalwert FUs2 und der aktuelle Temperatur-Sollwert T' ist größer als ein vorgegebener Temperatur-Minimalwert Ts1 und das Heißwasser-Ventil 134 befindet sich außerhalb seiner Ruhelage, das heißt das Heißwasser-Ventil 134 ist nicht vollständig geschlossen;
- - der aktuelle Temperatur-Sollwert T' ist größer als die vorgegebene Mindesttemperatur für die Kühlung TK und, das Kaltwasser-Ventil 122 befindet sich nicht in seiner Ma ximallage, das heißt das Kaltwasser-Ventil 122 ist nicht vollständig geöffnet.
Wenn mindestens eine der vorstehend genannten Bedingungen er
füllt ist, so wird eine Sollwert-Erniedrigung durchgeführt.
Ob der Temperatur-Sollwert T' oder der Feuchte-Sollwert F'
erniedrigt wird, hängt wiederum davon ab, an welcher Stelle
des H-x-Diagramms sich das aktuelle Sollwert-Paar befindet.
Wenn der aktuelle Temperatur-Sollwert T' kleiner ist als oder
gleich groß ist wie der erste Temperatur-Maximalwert Ts2 und
zugleich der Feuchte-Sollwert größer ist als ein vorgegebener
Feuchte-Minimalwert Fs1, dann wird der aktuelle Feuchte-Soll
wert um die Feuchte-Sollwert-Schrittweite Fst erniedrigt.
Wenn die vorstehend genannte Bedingung für die Erniedrigung
des Feuchte-Sollwerts nicht erfüllt ist, dann wird statt des
sen der Temperatur-Sollwert T' um die Temperatur-Sollwert-
Schrittweite Tst erniedrigt.
Damit ist der Sollwert-Veränderungsschritt abgeschlossen.
Im darauffolgenden Roh-Reglereingangsgrößen-Bildungsschritt
werden aus den aktuellen Sollwerten und den von den Sensoren
158 und 162 übermittelten aktuellen Feuchte- und Temperatur
werten Roh-Reglereingangsgrößen für die Regler 126, 138 und
146 gebildet.
Dabei wird die Roh-Reglereingangsgröße KW für den ersten Reg
ler 126 gemäß der Formel
KW = - (T' - T) . KWF1 - (F' - F) . KWF2
gebildet, wobei T' den aktuellen Temperatur-Sollwert (in °C),
T den aktuellen Temperatur-Meßwert (in °C), F' den aktuellen
Feuchte-Sollwert (in %), F den aktuellen Feuchte-Meßwert (in
%) und KWF1 sowie KWF2 zwei dimensionslose Gewichtungsfakto
ren bezeichnen, welche beispielsweise gleich groß und insbe
sondere gleich 0,01 gewählt werden können. Die Roh-Reglerein
gangsgröße KW wird demnach durch Ermittlung einer gewichteten
Summe aus der Temperatur-Sollwertabweichung und der Feuchte-
Sollwertabweichung gebildet.
Die Roh-Reglereingangsgröße HW für den zweiten Regler 138
wird gemäß der Formel
HW = (T' - T) . HWF
gebildet, wobei T' den aktuellen Temperatur-Sollwert (in °C),
T den aktuellen Temperatur-Meßwert (in °C) und HWF einen di
mensionslosen Gewichtungsfaktor bezeichnet, welcher bei
spielsweise gleich 0,01 gewählt werden kann.
Die Roh-Reglereingangsgröße FEW für den dritten Regler 146
wird gemäß der Formel
FEW = (F' - F) . VEWF
gebildet, wobei F' den aktuellen Feuchte-Sollwert (in %), F
den aktuellen Feuchte-Meßwert (in %) und VEWF einen Gewich
tungsfaktor bezeichnet, welcher beispielsweise gleich 0,005
gewählt werden kann.
Damit ist der Roh-Reglereingangsgrößen-Bildungsschritt abge
schlossen.
Im darauf folgenden Endlagenabfrageschritt und im Auswahl
schritt werden aus den in der vorstehend geschilderten Weise
gebildeten Roh-Reglereingangsgrößen die endgültigen Reg
lereingangsgrößen, welche an die drei Regler 126, 38 und 146
übergeben werden, gebildet.
Im Endlagenabfrageschritt wird geprüft, ob die Aktoren
(Kaltwasser-Ventil 122, Heißwasser-Ventil 134 und Befeuchter
pumpe 142) gemäß der in der vorhergehenden Weise bestimmten
Roh-Reglereingangsgrößen verstellt werden können. Dies ist
nicht der Fall, wenn der betreffende Aktor bereits eine End
lage, das heißt seine Ruhelage oder seine Maximallage, er
reicht hat und das Vorzeichen der Roh-Reglereingangsgröße es
verlangen würde, daß der betreffende Aktor über seine Endlage
hinaus weiter verstellt wird.
Ist beispielsweise die Roh-Reglereingangsgröße KW für den er
sten Regler 126 negativ und müßte somit das Kaltwasser-Ventil
122 weiter geschlossen werden, befindet sich das Kaltwasser-
Ventil 122 jedoch bereits in seiner Ruhelage, in der das
Kaltwasser-Ventil 122 vollständig geschlossen ist, so kann
das Kaltwasser-Ventil 122 nicht gemäß der zugeordneten Roh-
Reglereingangsgröße verstellt werden. In diesem Fall wird da
her die Reglereingangsgröße KW' für den ersten Regler 126 auf
den Wert null gesetzt.
Ebenso wird die Reglereingangsgröße KW' für den ersten Regler
126 auf den Wert null gesetzt, wenn die Roh-Reglereingangs
größe KW für den ersten Regler 126 positiv ist und sich das
Kaltwasser-Ventil 122 in seiner Maximallage befindet, das
heißt vollständig geöffnet ist.
In entsprechender Weise wird die Reglereingangsgröße HW' für
den zweiten Regler 138 auf den Wert null gesetzt, wenn die
Roh-Reglereingangsgröße HW für den zweiten Regler 138 negativ
ist und sich das Heißwasser-Ventil 134 in seiner Ruhelage be
findet, das heißt vollständig geschlossen ist.
Ferner wird die Reglereingangsgröße HW' für den zweiten Reg
ler 138 auf den Wert null gesetzt, wenn die Roh-Reglerein
gangsgröße HW für den zweiten Regler 138 positiv ist und sich
das Heißwasser-Ventil 134 in seiner Maximallage befindet, das
heißt vollständig geöffnet ist.
In entsprechender Weise wird die Reglereingangsgröße VEW' für
den dritten Regler 146 auf den Wert null gesetzt, wenn die
Roh-Reglereingangsgröße VEW für den dritten Regler 146 nega
tiv ist und die Befeuchterpumpe 142 sich in der Ruhelage be
findet, das heißt die aktuelle Frequenz FU der Befeuchter
pumpe kleiner ist als der untere Frequenz-Minimalwert FUs1.
Ferner wird die Reglereingangsgröße VEW' für den dritten Reg
ler 146 auf den Wert null gesetzt, wenn die Roh-Reglerein
gangsgröße VEW für den dritten Regler 146 positiv ist und die
Befeuchterpumpe 142 sich in der Maximallage befindet, das
heißt wenn die aktuelle Frequenz der Befeuchterpumpe FU
größer ist als der Frequenz-Maximalwert FUs3.
Damit ist der Endlagenabfrageschritt abgeschlossen.
Im anschließenden Auswahlschritt wird in Bezug auf jeden der
Aktoren (Kaltwasser-Ventil 142, Heißwasser-Ventil 134 und Be
feuchterpumpe 142) geprüft, ob sich die beiden übrigen Akto
ren außerhalb ihrer Ruhelage befinden. Ist dies der Fall, so
wird die Reglereingangsgröße des betreffenden Autors auf den
Wert null gesetzt.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß ein zusätzlicher Ak
tor nur dann "eingeschaltet" wird, das heißt seine Ruhelage
verläßt, wenn sich mindestens einer der beiden anderen Akto
ren in seiner Ruhelage befindet. Dadurch ist gewährleistet,
daß stets nur zwei der drei Aktoren aktiv sind, was zu einer
energiesparenden Prozeßführung beiträgt.
Im Auswahlschritt wird demnach die Reglereingangsgröße KW'
für den ersten Regler auf den Wert null gesetzt, wenn die ak
tuelle Frequenz der Befeuchterpumpe FU größer ist als der un
tere Frequenz-Minimalwert FUs1 und zugleich das Heißwasser-
Ventil 134 sich außerhalb seiner Ruhelage befindet, das heißt
nicht vollständig geschlossen ist.
Ferner wird die Reglereingangsgröße HW' für den zweiten Reg
ler auf den Wert null gesetzt, wenn die aktuelle Frequenz der
Befeuchterpumpe FU größer ist als der untere Frequenz-Mini
malwert FUs1 zugleich das Kaltwasser-Ventil 122 sich
außerhalb seiner Ruhelage befindet, das heißt nicht vollstän
dig geschlossen ist.
Schließlich wird die Reglereingangsgröße VEW' für den dritten
Regler auf den Wert null gesetzt, wenn sich das Kaltwasser-
Ventil 122 außerhalb seiner Ruhelage befindet, das heißt
nicht vollständig geschlossen ist, und zugleich das Heißwas
ser-Ventil 134 sich außerhalb seiner Ruhelage befindet, das
heißt nicht vollständig geschlossen ist.
Sofern eine Reglereingangsgröße weder im Endlagenabfrage
schritt noch im Auswahlschritt auf den Wert null gesetzt wor
den ist, wird diese Reglereingangsgröße auf den Wert der je
weiligen Roh-Reglereingangsgröße gesetzt.
Anschließend werden die Reglereingangsgrößen an den jeweili
gen Regler 126, 138 bzw. 146 ausgegeben, worauf die Regler
126, 138 und 146 die ihnen zugeordneten Aktoren in Abhängig
keit von diesen Reglereingangsgrößen regeln.
Die vorstehend erwähnten Regelungsparameter sind in dem H-x-
Diagramm der Fig. 2 schematisch dargestellt.
Im H-x-Diagramm ist längs der horizontalen x-Richtung die ab
solute Luftfeuchte x (in g/kg) aufgetragen; vertikale Linien
im H-x-Diagramm sind somit Kurven konstanter absoluter
Feuchte 170.
Die Kurven konstanter Enthalpie H fallen im H-x-Diagramm von
links oben nach rechts unten ab und sind in Fig. 2 mit 171
bezeichnet.
Die Kurven konstanter Temperatur 172 steigen im H-x-Diagramm
von links unten nach rechts oben an.
Die Kurven konstanter relativer Feuchte 174 steigen ebenfalls
von links unten nach rechts oben an, verlaufen jedoch steiler
als die Kurven konstanter Temperatur 172 und sind konkav ge
krümmt.
Idealerweise hat die durch die Zuluft-Konditionieranlage 100
konditionierte Zuluft die Feuchte Fs1 und die Temperatur Ts1.
Der Punkt (Fs1, Ts1) ist in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 178
bezeichnet.
Der bei einer Änderung des Außenluftzustands aus Gründen der
Prozeßsicherheit und der Energieverbrauchs- und Energieko
stenminimierung angestrebte Zuluft-Zustandsverlauf ist der
folgende:
Erhöht sich die Temperatur der zugeführten Außenluft oder
nimmt deren Feuchte zu, so soll zunächst der Feuchtewert Fs1
in der Zuluft gehalten werden und nur deren Temperatur an
steigen, so daß sich der Zustandspunkt der Zuluft vom Punkt
178 aus längs der der Feuchte Fs1 zugeordneten Kurve konstan
ter relativer Feuchte 180 nach oben bewegt, bis die Kurve 180
die dem ersten Temperatur-Maximalwert Ts2 zugeordnete Kurve
konstanter Temperatur 182 schneidet. Ab Erreichen dieses er
sten Temperatur-Maximalwerts soll bei weiterer Erhöhung von
Feuchte und/oder Temperatur der Außenluft die Temperatur der
Zuluft konstant gehalten und nur deren Feuchte erhöht werden.
Der Zustandspunkt der Zuluft soll daher längs der Kurve kon
stanter Temperatur 182 weiter nach oben laufen, bis er die
dem Feuchte-Maximalwert Fs2 zugeordnete Kurve konstanter re
lativer Feuchte 184 erreicht. Der Punkt (Fs2, Ts2) ist in Fig.
2 mit dem Bezugszeichen 186 bezeichnet.
Steigen nun Temperatur und/oder Feuchte der Außenluft weiter
an und reicht die Kühlleistung der Kühlluft-Konditionieran
lage 100 nicht aus, um den Zustand der Zuluft an dem Punkt
186 zu halten, so soll der Zustandspunkt der Zuluft längs der
Kurve konstanter relativer Feuchte 184 weiter nach oben lau
fen, ohne daß sich die relative Feuchte der Zuluft weiter er
höht.
Erreicht der Zustandspunkt der Zuluft die dem zweiten Tempe
ratur-Maximalwert Ts4 zugeordnete Kurve konstanter Temperatur
188, so wird der aktuelle Temperatur-Sollwert T' nicht mehr
weiter erhöht, wie vorstehend bereits beschrieben.
Steigt der Zustandspunkt der Zuluft im H-x-Diagramm weiter an
und erreicht die einem Temperatur-Höchstwert Ts3 zugeordnete
Kurve konstanter Temperatur 190, so muß die Zuluft-Konditio
nieranlage 100 abgeschaltet werden, da die von ihr konditio
nierte Zuluft nicht mehr geeignet ist, dem Arbeitsraum, bei
spielsweise der Lackierkabine, zugeführt zu werden.
Außer den bereits genannten Regelungsparametern sind in Fig.
2 die Minimaltemperatur für die Kühlung TK und die Feuchte-
Sollwert-Schrittweite FSt sowie die Temperatur-Sollwert-
Schrittweite TSt dargestellt.
Ferner sind in Fig. 2 zwei Parallelen 192, 194 zur Kurve kon
stanter Temperatur 182 eingetragen, welche der oberen bzw.
der unteren Grenze des Toleranzbereichs für die Temperatur
der Zuluft entsprechen, innerhalb dessen die Temperatur der
Zuluft durch die Regelvorrichtung 164 gehalten wird, wenn der
aktuelle Temperatur-Sollwert T' gleich dem ersten Temperatur-
Maximalwert Ts2 ist.
Daß die Regelvorrichtung 164 dazu in der Lage ist, die Akto
ren 122, 34 und 142 so zu regeln, daß bei einer Änderung des
Außenluftzustandes der Zuluftzustand sich längs der gewünsch
ten Bahnkurve im H-x-Diagramm bewegt, das heißt zunächst vom
Punkt 178 längs der Kurve konstanter relativer Feuchte 180
bis zum Schnittpunkt mit der Kurve 182, dann längs der Kurve
182 konstanter Temperatur bis zum Punkt 186 und von dort aus,
falls die Kühlleistung der Zuluft-Konditionieranlage 100
nicht ausreicht, längs der Kurve konstanter relativer Feuchte
184 weiter nach oben, wurde durch Computersimulationen der
Zuluft-Konditionieranlage 100 überprüft, deren Ergebnisse in
den Fig. 3 bis 12 dargestellt sind.
Bei der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten ersten Simulation
wurde ein Außenluft-Zustandszyklus 196 (siehe Fig. 3) vorge
geben, bei dem, ausgehend von einem Startpunkt mit einer
Außenlufttemperatur von 20°C und einer relativen Außenluft
feuchte von 50%, zunächst die Temperatur der Außenluft bei
konstanter relativer Feuchte auf 28°C erhöht wurde, an
schließend die relative Feuchte der Außenluft bei konstanter
Temperatur auf 80% erhöht wurde, anschließend die Temperatur
der Außenluft bei konstanter relativer Feuchte auf 20°C er
niedrigt wurde und schließlich die relative Feuchte der
Außenluft bei konstanter Temperatur auf 50% erniedrigt wurde,
um zum Ausgangspunkt des Außenluft-Zustandszyklus zurückzu
kehren.
Der vorstehend beschriebene Außenluft-Zustandszyklus wird
demnach im H-x-Diagramm im Uhrzeigersinn durchlaufen (die
Durchlaufrichtung ist in Fig. 3 durch einen Pfeil 199 angege
ben). Der für diesen Außenluft-Zustandszyklus erwünschte Zu
luft-Zustandsverlauf 198 umfaßt einen ersten Zweig 200, wel
cher einem Ausschnitt aus der der relativen Feuchte 65% zuge
ordneten Kurve konstanter relativer Feuchte entspricht, und
einen zweiten Zweig 202, welcher einem Ausschnitt aus der der
Temperatur 25°C zugeordneten Kurve konstanter Temperatur ent
spricht.
Für die Simulation wurden die Regelungsparameter wie folgt
gewählt:
Ts1 = 22°C;
Ts2 = 25°C;
TK = 25°C;
Ts4 = 27°C;
Fs1 = 65%
Fs2 = 75%.
Ts1 = 22°C;
Ts2 = 25°C;
TK = 25°C;
Ts4 = 27°C;
Fs1 = 65%
Fs2 = 75%.
Ferner wurde von einer maximalen Kühlleistung des Kühlregi
sters 108 von 1400 kW, einer maximalen Heizleistung des
Heizregisters 110 von 2750 kW und einer maximalen Drehfre
quenz der Befeuchterpumpe 142 von 55 Hz bei einem Zuluft
durchsatz durch die Zuluft-Konditionieranlage 100 von
250000 m3/h ausgegangen.
Unter diesen Bedingungen ergab die Simulation den in Fig. 4
mit 204 bezeichneten tatsächlichen Zuluft-Zustandsverlauf,
welcher sehr gut mit dem in Fig. 3 dargestellten erwünschten
Zuluft-Zustandsverlauf 198 übereinstimmt. Insbesondere ist
klar zu erkennen, daß der Zustandspunkt der Zuluft das durch
die Temperaturgrenzwerte Ts1 und Ts2 sowie durch die Feuchte-
Grenzwerte Fs1 und Fs2 definierte Prozeßfenster 206 (bis auf
geringfügige Abweichungen) nicht verläßt.
Der zeitliche Verlauf der Außenluft- und der Zuluft-Zustands
größen während des Außenluft-Zustandszyklus ist aus dem
Schaubild der Fig. 5 zu ersehen, in welchem Temperaturwerte
(in °C) und Werte der relativen Feuchte (in %) über der Zeit
t aufgetragen sind.
In Fig. 5 ist der zeitliche Verlauf der Außenlufttemperatur
mit dem Bezugszeichen 208, der zeitliche Verlauf der Zuluft
temperatur mit 210 und der zeitliche Verlauf des Temperatur-
Sollwerts mit 212 bezeichnet. Ferner ist in Fig. 5 der zeit
liche Verlauf der Außenluftfeuchte mit 214, der zeitliche
Verlauf der Zuluftfeuchte mit 216 und der zeitliche Verlauf
des Feuchte-Sollwerts mit 218 bezeichnet.
Aus Fig. 5 ist deutlich zu erkennen, daß der Istwert der Zu
lufttemperatur (210) durch die Regelvorrichtung 164 stets in
nerhalb eines engen Toleranzbereichs um den aktuellen Tempe
ratur-Sollwert (Kurve 212) gehalten wird. Ebenso wird der
Istwert der Zuluftfeuchte (216) durch die Regelvorrichtung
164 stets innerhalb eines engen Toleranzbereichs um den ak
tuellen Feuchte-Sollwert (Kurve 218) gehalten.
Bei einer zweiten, in den Fig. 6 und 7 dargestellten Simula
tion wurde der vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 3 be
schriebene Außenluft-Zustandszyklus in umgekehrter Reihen
folge durchfahren; das heißt, ausgehend von einer Außenluft
temperatur von 20°C und einer relativen Außenluftfeuchte von
50% wurde zunächst die relative Feuchte der Außenluft bei
konstanter Temperatur auf 80% erhöht, anschließend die Tempe
ratur der Außenluft bei konstanter relativer Feuchte auf 28°C
erhöht, anschließend die relative Feuchte der Außenluft bei
konstanter Temperatur auf 50% erniedrigt und schließlich die
Temperatur der Außenluft bei konstanter relativer Feuchte auf
20°C erniedrigt.
Der in Fig. 6 dargestellte Außenluft-Zustandszyklus der zwei
ten Simulation entspricht somit dem Außenluft-Zustandszyklus
der ersten Simulation, wurde jedoch in umgekehrter Richtung,
das heißt im H-x-Diagramm im Gegenuhrzeigersinn, durchlaufen.
Die Regelungsparameter und die Leistungsdaten der Zuluft-Kon
ditionieranlage 100 wurden ebenso gewählt wie bei der ersten
Simulation.
Aus Fig. 6 ist zu ersehen, daß auch bei dieser Simulations
führung der tatsächliche Zuluft-Zustandsverlauf 204 im we
sentlichen mit dem erwünschten Zuluft-Zustandsverlauf 198
übereinstimmt und sich der tatsächliche Zuluftzustand stets
entlang des Prozeßfensters 206 bewegt.
Der zeitliche Verlauf der Außenlufttemperatur, der Zulufttem
peratur, des aktuellen Temperatur-Sollwerts, der Außenluft
feuchte, der Zuluftfeuchte und des aktuellen Feuchte-Soll
werts ist aus dem Schaubild der Fig. 7 zu ersehen, wobei die
selben Bezugszeichen verwendet wurden wie in Fig. 5.
Bei einer dritten, in den Fig. 8 bis 10 dargestellten Simula
tion wurde derselbe Außenluft-Zustandszyklus 196 wie bei der
ersten Simulation (siehe Fig. 3) durchlaufen. Die maximale
Kühlleistung des Kühlregisters 108 der Zuluft-Konditionieran
lage 100 wurde jedoch auf 700 kW bei gleichem Luftdurchsatz
verringert, so daß die Kühlleistung nun nicht mehr ausreicht,
die Temperatur der Zuluft auf den ersten Temperatur-Maximal
wert Ts2 zu begrenzen.
In diesem Fall umfaßt der erwünschte Zuluft-Zustandsverlauf
198' daher neben dem ersten Zweig 200, welcher einem Aus
schnitt aus der dem Feuchtewert von 65% zugeordneten Kurve
konstanter relativer Feuchte entspricht, und dem zweiten
Zweig 202, welcher einem Ausschnitt aus der dem Temperatur
wert 25°C zugeordneten Kurve konstanter Temperatur ent
spricht, einen dritten Zweig 220, welcher einem Ausschnitt
aus der dem relativen Feuchtewert 75% zugeordneten Kurve kon
stanter relativer Feuchte entspricht.
Abgesehen von der Erniedrigung der Kühlleistung wurden alle
anderen Parameter genauso gewählt wie bei den ersten beiden
Simulationen.
Wie aus Fig. 9 zu ersehen ist, stimmt auch bei dieser Simula
tion der tatsächliche Zuluft-Zustandsverlauf 204 gut mit dem
erwünschten Zuluft-Zustandsverlauf 198' überein.
Die zeitlichen Verläufe der Außenlufttemperatur, der Zuluft
temperatur, des aktuellen Temperatur-Sollwerts, der Außen
luftfeuchte, der Zuluftfeuchte und des aktuellen Feuchte-
Sollwerts sind aus der Fig. 10 zu ersehen, in welcher diesel
ben Bezugszeichen wie in den Fig. 5 und 7 verwendet worden
sind.
Bei einer vierten, in den Fig. 11 und 12 dargestellten Simu
lation wurden die Regelungsparameter und die Leistungsdaten
der Zuluft-Konditionieranlage 100, insbesondere die maximale
Kühlleistung des Kühlregisters 108, ebenso gewählt wie bei
der dritten Simulation; der Außenluft-Zustandszyklus 196
wurde jedoch in umgekehrter Reihenfolge wie bei der dritten
Simulation, im H-x-Diagramm also im Gegenuhrzeigersinn,
durchlaufen.
Der in diesem Fall erwünschte Zuluft-Zustandsverlauf 198'
stimmt mit den in Fig. 8 dargestellten erwünschten Zuluft-Zu
standsverlauf bei der dritten Simulation überein.
Wie aus Fig. 11 zu ersehen ist, stimmt auch bei der vierten
Simulation der tatsächliche Zuluft-Zustandsverlauf 204 gut
mit dem erwünschten Zuluft-Zustandsverlauf 198' überein.
Die zeitlichen Verläufe der Außenlufttemperatur, der Zuluft
temperatur, des aktuellen Temperatur-Sollwerts, der Außen
luftfeuchte, der Zuluftfeuchte und des aktuellen Feuchte-
Sollwerts bei der vierten Simulation sind aus Fig. 12 zu er
sehen, in welcher dieselben Bezugszeichen wie in den Fig. 5,
7 und 10 verwendet worden sind.
Als ANHANG ist dieser Beschreibung ein in der Programmier
sprache "EXCEL" verfaßtes Makro beigefügt, welches eine mög
liche Realisierung der vorstehend beschriebenen, von der Ver
arbeitungseinheit 154 durchgeführten Arbeitsschritte dar
stellt.
Claims (33)
1. Verfahren zum Regeln einer Zuluft-Konditionieranlage,
welche mindestens zwei Aktoren zur Beeinflussung der
Temperatur und der Feuchte von einem Arbeitsraum zuzu
führender Zuluft umfaßt,
wobei jeder Aktor durch einen diesem Aktor zugeordneten
Regler in Abhängigkeit von jeweils einer Reglereingangs
größe geregelt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine der Reglereingangsgrößen als gemischte
Reglereingangsgröße durch Verknüpfung einer Temperatur-
Sollwertabweichung mit einer Feuchte-Sollwertabweichung
gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die gemischte Reglereingangsgröße durch Ermittlung einer
gewichteten Summe aus der Temperatur-Sollwertabweichung
und der Feuchte-Sollwertabweichung gebildet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Reglereingangsgröße mindestens
eines der Regler auf den Wert null gesetzt wird, wenn
sich der diesem Regler zugeordnete Aktor in einer End
lage befindet und das Vorzeichen der Reglereingangsgröße
eine Verstellung des Aktors über die Endlage hinaus ver
langen würde.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens drei Aktoren durch jeweils
einen zugeordneten Regler geregelt werden und daß die
Reglereingangsgröße mindestens eines der Regler auf den
Wert null gesetzt wird, wenn sich mindestens zwei der
Aktoren, die den übrigen Reglern zugeordnet sind, außer
halb ihrer Ruhelage befinden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
genau drei Aktoren durch jeweils einen zugeordneten Reg
ler geregelt werden, und daß die Reglereingangsgröße
eines der Regler auf den Wert null gesetzt wird, wenn
sich die den beiden übrigen Reglern zugeordneten Aktoren
außerhalb ihrer Ruhelage befinden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Temperatur-Sollwert und/oder ein
Feuchte-Sollwert während des Regelungsvorgangs verändert
werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
einer der Aktoren auf einen Befeuchter der Zuluft-Kondi
tionieranlage wirkt und eine Sollwert-Erhöhung durchge
führt wird, wenn dieser Aktor sich in seiner Ruhelage
befindet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der auf den Befeuchter der Zuluft-Konditionieranlage
wirkende Aktor eine Befeuchterpumpe ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß einer der Aktoren auf eine Kühlung der
Zuluft-Konditionieranlage wirkt und eine Sollwert-Erhö
hung durchgeführt wird, wenn dieser Aktor sich außerhalb
seiner Ruhelage befindet und zugleich der aktuelle Tem
peratur-Sollwert kleiner ist als oder gleich groß ist
wie eine vorgegebene Mindesttemperatur für das Einschal
ten der Kühlung.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß einer der Aktoren auf eine Kühlung der
Zuluft-Konditionieranlage wirkt und eine Sollwert-Erhö
hung durchgeführt wird, wenn sich dieser Aktor in seiner
Maximallage befindet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß bei einer Sollwert-Erhöhung der Feuch
te-Sollwert erhöht wird, wenn der aktuelle Temperatur-
Sollwert größer ist als oder gleich groß ist wie ein
vorgegebener erster Temperatur-Maximalwert und zugleich
der aktuelle Feuchte-Sollwert kleiner ist als ein vorge
gebener Feuchte-Maximalwert, und daß sonst der Tempera
tur-Sollwert erhöht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Temperatur-Sollwert nicht erhöht wird, wenn der er
höhte Temperatur-Sollwert einen zweiten Temperatur-Maxi
malwert übersteigen würde.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein erster Aktor auf einen Befeuchter
der Zuluft-Konditionieranlage und ein zweiter Aktor auf
eine Heizung der Zuluft-Konditionieranlage wirkt und
eine Sollwert-Erniedrigung durchgeführt wird, wenn sich
der auf den Befeuchter wirkende Aktor und der auf die
Heizung wirkende Aktor beide außerhalb ihrer Ruhelagen
befinden und zugleich der aktuelle Temperatur-Sollwert
größer ist als ein vorgegebener Temperatur-Minimalwert.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß einer der Aktoren auf eine Kühlung der
Zuluft-Konditionieranlage wirkt und eine Sollwert-Er
niedrigung durchgeführt wird, wenn sich dieser Aktor
außerhalb seiner Maximallage befindet und zugleich der
Temperatur-Sollwert größer ist als eine vorgegebene Min
desttemperatur für das Einschalten der Kühlung.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer Sollwert-Erniedrigung dar
Feuchte-Sollwert erniedrigt wird, wenn der aktuelle Tem
peratur-Sollwert kleiner ist als oder gleich groß ist
wie ein vorgegebener erster Temperatur-Maximalwert und
zugleich der aktuelle Feuchte-Sollwert größer ist als
ein vorgegebener Feuchte-Minimalwert, und daß sonst der
Temperatur-Sollwert erniedrigt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß einer der Aktoren auf eine Kühlung der
Zuluft-Konditionieranlage wirkt und daß die Reglerein
gangsgröße des diesem Aktor zugeordneten Reglers durch
Verknüpfung der Temperatur-Sollwertabweichung mit der
Feuchte-Sollwertabweichung gebildet wird.
17. Regelvorrichtung für eine Zuluft-Konditionieranlage
(100), welche mindestens zwei Aktoren (122, 134, 142)
zur Beeinflussung der Temperatur und der Feuchte von
einem Arbeitsraum zuzuführender Zuluft umfaßt,
wobei die Regelvorrichtung (164) für jeden Aktor (122,
134, 142) einen diesem Aktor zugeordneten Regler (126,
138, 146) aufweist, durch welche der jeweilige Aktor in
Abhängigkeit von jeweils einer Reglereingangsgröße re
gelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvor
richtung (164) eine Verarbeitungseinheit (154) umfaßt,
mittels welcher mindestens eine der Reglereingangsgrößen
als gemischte Reglereingangsgröße durch Verknüpfung
einer Temperatur-Sollwertabweichung mit einer Feuchte-
Sollwertabweichung bildbar ist.
18. Regelvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich
net, daß mittels der Verarbeitungseinheit (154) die ge
mischte Reglereingangsgröße durch Ermittlung einer ge
wichteten Summe aus der Temperatur-Sollwertabweichung
und der Feuchte-Sollwertabweichung bildbar ist.
19. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Verarbeitungs
einheit (154) die Reglereingangsgröße mindestens eines
der Regler (126, 138, 146) auf den Wert null setzbar
ist, wenn sich der diesem Regler (126, 138, 146) zuge
ordnete Aktor (122, 134, 142) in einer Endlage befindet.
20. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, da
durch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (164) für
mindestens drei Aktoren (122, 134, 142) jeweils einen
zugeordneten Regler (126, 138, 146) umfaßt und daß die
Reglereingangsgröße mindestens eines der Regler (126,
138, 146) mittels der Verarbeitungseinheit (154) auf den
Wert null setzbar ist, wenn sich mindestens zwei der Ak
toren, die den übrigen Reglern zugeordnet sind, außer
halb ihrer Ruhelage befinden.
21. Regelvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich
net, daß die Regelvorrichtung (164) für genau drei Akto
ren (122, 134, 142) jeweils einen zugeordneten Regler
(126, 138, 146) umfaßt und daß die Reglereingangsgröße
eines der Regler mittels der Verarbeitungseinheit (154)
auf den Wert null setzbar ist, wenn sich die den beiden
übrigen Reglern zugeordneten Aktoren außerhalb ihrer Ru
helage befinden.
22. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, da
durch gekennzeichnet, daß mittels der Verarbeitungsein
heit (154) ein Temperatur-Sollwert (T') und/oder ein
Feuchte-Sollwert (F') während des Betriebs der Regelvor
richtung (164) veränderbar sind.
23. Regelvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich
net, daß einer Aktoren (142) auf einen Befeuchter (112)
der Zuluft-Konditionieranlage (100) wirkt und mittels
der Verarbeitungseinheit (154) eine Sollwert-Erhöhung
durchführbar ist, wenn dieser Aktor sich seiner Ruhelage
befindet.
24. Regelvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich
net, daß der auf den Befeuchter (112) der Zuluft-Kondi
tionieranlage (100) wirkende Aktor eine Befeuchterpumpe
(142) ist.
25. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, da
durch gekennzeichnet, daß einer der Aktoren (122) auf
eine Kühlung (108) der Zuluft-Konditionieranlage (100)
wirkt und mittels der Verarbeitungseinheit (154) eine
Sollwert-Erhöhung durchführbar ist, wenn dieser Aktor
sich außerhalb seiner Ruhelage befindet und zugleich der
aktuelle Temperatur-Sollwert (T') kleiner ist als oder
gleich groß ist wie eine vorgegebene Mindesttemperatur
für das Einschaltung der Kühlung (TK).
26. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, da
durch gekennzeichnet, daß einer der Aktoren (122) auf
eine Kühlung (108) der Zuluft-Konditionieranlage (100)
wirkt und mittels der Verarbeitungseinheit (154) eine
Sollwerterhöhung durchführbar ist, wenn sich dieser Ak
tor in seiner Maximallage befindet.
27. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, da
durch gekennzeichnet, daß mittels der Verarbeitungsein
heit (154) bei einer Sollwerterhöhung der Feuchte-Soll
wert (F') erhöhbar ist, wenn der aktuelle Temperatur-
Sollwert (T') größer ist als oder gleich groß ist wie
ein vorgegebener erster Temperatur-Maximalwert (Ts2) und
zugleich der aktuelle Feuchte-Sollwert (F') kleiner ist
als ein vorgegebener Feuchte-Maximalwert (Fs2), und daß
sonst der Temperatur-Sollwert (T') erhöhbar ist.
28. Regelvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeich
net, daß der Temperatur-Sollwert (T') nicht erhöhbar
ist, wenn der erhöhte Temperatur-Sollwert einen zweiten
Temperatur-Maximalwert (Ts4) übersteigen würde.
29. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28, da
durch gekennzeichnet, daß ein erster Aktor (142) auf
einen Befeuchter (112) der Zuluft-Konditionieranlage
(100) und ein zweiter Aktor (134) auf eine Heizung (110)
der Zuluft-Konditionieranlage (100) wirkt und mittels
der Verarbeitungseinheit (154) eine Sollwert-Erniedri
gung durchführbar ist, wenn sich der auf den Befeuchter
wirkende Aktor (142) und der auf die Heizung wirkende
Aktor (134) beide außerhalb ihrer Ruhelagen befinden und
zugleich der aktuelle Temperatur-Sollwert (T') größer
ist als ein vorgegebener Temperatur-Minimalwert (Ts1).
30. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 29, da
durch gekennzeichnet, daß einer der Aktoren (122) auf
eine Kühlung (108) der Zuluft-Konditionieranlage (100)
wirkt und mittels der Verarbeitungseinheit (154) eine
Sollwert-Erniedrigung durchführbar ist, wenn sich dieser
Aktor (122) außerhalb seiner Maximallage befindet und
zugleich der aktuelle Temperatur-Sollwert (T') größer
ist als eine vorgegebene Mindesttemperatur für das Ein
schalten der Kühlung (TK).
31. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 30, da
durch gekennzeichnet, daß mittels der Verarbeitungsein
heit (154) bei einer Sollwert-Erniedrigung der Feuchte-
Sollwert (F') erniedrigbar ist, wenn der aktuelle Tempe
ratur-Sollwert (T') kleiner ist als oder gleich groß ist
wie ein vorgegebener erster Temperatur-Maximalwert (Ts2)
und zugleich der aktuelle Feuchte-Sollwert (F') größer
ist als ein vorgegebener Feuchte-Minimalwert (Fs1), und
daß sonst der Temperatur-Sollwert (T') erniedrigbar ist.
32. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 31, da
durch gekennzeichnet, daß einer der Aktoren (122) auf
eine Kühlung (108) der Zuluft-Konditionieranlage (100)
wirkt und daß mittels der Verarbeitungseinheit (154) die
Reglereingangsgröße des diesem Aktor (122) zugeordneten
Reglers (126) als gemischte Reglereingangsgröße durch
Verknüpfung der Temperatur-Sollwertabweichung mit der
Feuchte-Sollwertabweichung bildbar ist.
33. Zuluft-Konditionieranlage, umfassend mindestens zwei Ak
toren (122, 134, 142) zur Beeinflussung der Temperatur
und der Feuchte von einem Arbeitsraum zuzuführender Zu
luft und eine Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche
17 bis 32.
Priority Applications (3)
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