-
BEREICH DER ERFINDUNG
-
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich im Allgemeinen um ein Klimaregelsystem für die Regulierung der Temperaturen in Räumen eines Gebäudes, insbesondere um ein Klimaregelsystem, das sowohl kühlen als auch heizen kann.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Verschiedene Klimaregelsysteme sind nach dem Stand der Technik bekannt.
-
Es gibt verhältnismäßig einfache Klimaregelsysteme, die nur die Temperatur regeln.
-
Sind sie nur heizbar, werden sie auch als Zentralheizungsanlagen bezeichnet. Können sie nur kühlen, nennt man sie auch Airconditioning-Systeme, kurz Airco-Systeme. Es gibt auch kombinierte Systeme, die sowohl kühlen als auch heizen können.
-
Außerdem gibt es komplexere Systeme, die nicht nur die Temperatur, sondern auch z.B. die Luftfeuchtigkeit regeln und/oder die Luft filtern können. Solche Klimatisierungssysteme findet man in der Regel in größeren Gebäuden, wie z.B. Hotels mit mehr als 50 Zimmern.
-
Bei der vorliegenden Erfindung geht es vor allem um relativ einfache Klimaregelsysteme, insbesondere für den Einsatz in Bürokomplexen.
-
Bei Klimaregelsystemen mit einer Einheit im Außenbereich, die der Umgebung Wärme entziehen oder Wärme an die Umgebung abgeben, wird in der Regel eine Flüssigkeit verwendet, die einen Phasenwechsel erfährt, wie beispielsweise FCKW (Fl uorch lorkoh lenwasserstoffe).
-
Ein Klimaregelsystem wird beispielsweise in der
EP3006843B1 oder der Europäischen Patentanmeldung
EP2899477 beschrieben.
-
Verbesserungspotenziale und Alternativen gibt es immer, insbesondere im Hinblick auf die Vereinfachung der Ansteuerung durch die lokalen Steuerungen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Ein Ziel der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, ein Klimaregelsystem für die Regulierung einer Vielzahl von Temperaturen in einer Vielzahl von Räumen eines Gebäudes bereitzustellen.
-
Ein weiteres Ziel der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, eine Energieverteileinheit bereitzustellen, die in einem solchen Klimaregelsystem eingesetzt werden kann.
-
Ein Ziel der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, ein umweltfreundlicheres Klimaregelsystem bereitzustellen.
-
Ein Ziel der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, ein Klimaregelsystem bereitzustellen, das einfacher zu installieren und/oder zu warten und/oder zu reparieren und/oder zu erweitern ist.
-
Es ist ein Ziel der spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein Klimaregelsystem und eine Energieverteileinheit bereitzustellen, die es ermöglichen, einige Räume zu kühlen und andere gleichzeitig zu beheizen.
-
Ein Ziel der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, ein kompaktes Klimaregelsystem zu schaffen.
-
Ein Ziel der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, ein Klimaregelsystem bereitzustellen, das weniger Komponenten benötigt als nach dem neusten Stand der Technik üblich ist.
-
Die vorliegende Erfindung sieht zu diesem Zweck ein Klimaregelsystem und eine Energieverteileinheit gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vor.
-
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Klimaregelsystem oder ein Temperaturregelsystem für die Regulierung einer Vielzahl von Temperaturen in einer Vielzahl von Räumen eines Gebäudes zur Verfügung, umfassend: eine, z.B. mindestens eine oder nur eine zentrale Einheit im Außenbereich, die konfiguriert ist, um selektiv oder gleichzeitig Kühlenergie und/oder Wärmeenergie an eine Energieverteileinheit mittels eines ersten oder zweiten Flüssigkeitsstroms zu liefern; eine Vielzahl von mindestens zwei Einheiten im Innenbereich, die konfiguriert sind für den Empfang eines dritten Flüssigkeitsstroms für die selektive Erwärmung oder Kühlung eines der vorstehend genannten Räume, die der betreffenden Einheit im Innenbereich zugeordnet sind, aufzunehmen; wobei die Energieverteileinheit flüssig mit der zentralen Einheit im Außenbereich verbunden ist, um den ersten Flüssigkeitsstrom mit Kühlenergie aufzunehmen und den zweiten Flüssigkeitsstrom mit Wärmeenergie aufzunehmen, und flüssig mit der Vielzahl von Einheiten im Innenbereich verbunden ist, um entweder einen Teil der Kühlenergie oder einen Teil der Wärmeenergie mit Hilfe des dritten Flüssigkeitsstroms selektiv und gesteuert zu übertragen; und wobei der erste und zweite Flüssigkeitsstrom und die Vielzahl der dritten Flüssigkeitsströme hauptsächlich Wasser als Flüssigkeit beinhalten.
-
Somit ist die zentrale Energieverteileinheit flüssig zwischen der Einheit im Außenbereich und den Einheiten im Innenbereich angeordnet.
-
Mit dem Begriff „im Wesentlichen nur Wasser“ ist gemeint, dass die Flüssigkeit in der Praxis einen geringen Prozentsatz (z.B. weniger als 5 Vol.-%) an Luftblasen und/oder anderen Stoffen (z.B. Mineralien, Kalk, etc.) enthalten darf.
-
Mit dem Begriff „eine Einheit im Außenbereich, die konfiguriert ist, um Kühlungsenergie und/oder Wärmeenergie mittels eines ersten und eines zweiten Flüssigkeitsstroms bereitzustellen“, ist gemeint, dass die Einheit im Außenbereich konfiguriert ist, um einen ersten Flüssigkeitsstrom bei einer relativ niedrigen Temperatur (z.B. weniger als 25°C) und einen zweiten Flüssigkeitsstrom bei einer relativ hohen Temperatur (z.B. mehr als 25°C) bereitzustellen.
-
Von besonderem Vorteil ist, dass das Klimaregelsystem über eine zentrale Einheit im Außenbereich (auch „Außeneinheit“ genannt) verfügt, die sowohl Kühlals auch Wärmeenergie über zwei getrennte Flüssigkeitsströme bereitstellen kann, da eine solche Einheit in der Regel eine deutlich höhere Energieeffizienz aufweist als eine separate Heizeinheit (z.B. Gas- oder Holzkessel oder Kaminofen) und eine separate Kühlanlage. Eine solche Installation ist zudem sehr kompakt.
-
Einheiten im Innenbereich (auch „Inneneinheiten“ genannt) zum Kühlen oder Heizen werden als solche bezeichnet und bedürfen daher keiner weiteren Erklärung.
-
Dabei ist es ein sehr wichtiger (ökologischer) Vorteil, dass alle Leitungen zwischen der Einheit im Außenbereich und den Einheiten im Innenbereich und in der Energieverteileinheit (kurz „Verteileinheit“ oder „Verteilerkasten“ genannt) nur Wasser und damit keine Kohlenwasserstoffe oder dergleichen transportieren. Dies ist insbesondere für die Umwelt von Vorteil, weil bekannterweise Kohlenwasserstoffe die Ozonschicht abbauen und eine wichtige Rolle bei der globalen Erwärmung spielen.
-
Der Einsatz von Wasser bietet auch einen wichtigen Vorteil, denn es minimiert die Beeinträchtigung der Leitungen, was auch die Kosten für Wartung und Reparatur reduziert.
-
Der Einsatz von Wasser sowohl auf der Zu- als auch auf der Abflussseite des Verteilers ist ein sehr wichtiger Vorteil, da der Verteilerkasten selbst keinen Wärmetauscher enthalten muss. Auf diese Weise kann der Verteilerkasten extrem kompakt gestaltet werden.
-
Nach Kenntnis der Erfinder ist ein solches Klimaregelsystem nach dem Stand der Technik nicht bekannt, unter anderem, weil eine solche Energieverteileinheit nicht existiert. Insbesondere die kompakte Verteileinheit ermöglicht die einzigartige Kombination von Eigenschaften, wie sie in dem ersten Anspruch beschrieben wird. Aufgrund dieser kompakten Verteileinheit ist es möglich, das Wasser über separate (und relativ dünne) Kanäle (oder Leitungen) zu den verschiedenen Einheiten im Innenbereich zu verteilen, anstatt über gemeinsame (und meist relativ dicke) Rohre, die mehrere Räume durchqueren und lokal abgezweigt sind, wie es nach dem Stand der Technik üblich ist.
-
Das Klimaregelsystem nach der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, dass es gleichzeitig bestimmte Räume kühlt und andere heizt.
-
In einer Ausführungsform ist das Klimaregelsystem ein geschlossenes System, und die Einheit im Außenbereich und die Energieverteileinheit sind über mindestens zwei Zufuhrleitungen und mindestens zwei Rückführleitungen miteinander verbunden, vorzugsweise über nur zwei Zufuhrleitungen und nur zwei Rückführleitungen.
-
Diese vier Leitungen sind im Normalfall relativ dicke Leitungen (mit einem relativ großen Innendurchmesser, z.B. mindestens 30 mm oder mindestens 50 mm oder mindestens 70 mm), um Druckverluste so weit wie möglich zu minimieren.
-
In Vorzugsausführungsformen werden Leitungen mit einem Durchmesser von 32 mm bis 50 mm verwendet, z.B. vom Typ Pex-Alu-Pex.
-
Vorteilhaft ist, dass nur 4 solcher „dicken“, aber relativ kurzen Leitungen benötigt werden, nämlich zwischen der Einheit im Außenbereich und dem Verteilerkasten, im Gegensatz zu bestehenden Installationen, bei denen oft Leitungen mit allmählich abnehmendem Durchmesser verwendet werden, wenn der Abstand zur jeweiligen Einheit im Innenbereich größer wird.
-
In einer Ausführungsform ist die Energieverteileinheit fluidisch mit jedem der mindestens zwei Einheiten im Innenbereich über jeweils nur eine Zuleitung und nur eine Rückführleitung pro Einheit im Innenbereich verbunden.
-
Obwohl die mindestens zwei Einheiten im Innenbereich entweder zum Kühlen (z.B. im Sommer) oder zum Heizen (z.B. im Winter), aber nicht gleichzeitig verwendet werden können, sind eine einzige Vorlauf- und eine einzige Rückführleitung ausreichend. Durch die getrennte „Einspeisung“ jeder Einheit im Innenbereich von der zentralen Energieverteileinheit kann der Durchmesser dieser Leitungen relativ klein sein.
-
In einer Ausführungsform sind die genannten Zufuhrleitungen zu den Einheiten im Innenbereich und die Rückführleitungen zu den Einheiten im Innenbereich flexible Leitungen.
-
Durch die Verwendung von flexiblen Leitungen können die Gesamtkosten der Installation (einschließlich ihrer Verlegung) reduziert werden, im Gegensatz zu Installationen, bei denen feste und starre Leitungen mit einem großen Durchmesser oder einem abnehmenden Durchmesser verwendet werden.
-
Vorzugsweise werden dafür vorgedämmte Kupferrohre oder Pex-Alu-Pex-Leitungen mit einem Durchmesser von 16 mm bis 32 mm verwendet.
-
In einer Ausführungsform ist die zentrale Einheit im Außenbereich konfiguriert, um den ersten Flüssigkeitsstrom als Wasserstrom mit einer Temperatur im Bereich von 6°C bis 16°C und den zweiten Flüssigkeitsstrom als Wasserstrom mit einer Temperatur im Bereich von 35°C bis 45°C zu liefern.
-
Dies hat den Vorteil, dass die Temperatur des Kaltwasserstroms mindestens etwa 6°C beträgt, da dadurch die Frostgefahr minimiert wird.
-
Es ist vorteilhaft, dass die Temperatur des Warmwasserstroms höchstens etwa 45°C beträgt, da dadurch das Risiko einer Beeinträchtigung der Leitungen, z.B. durch Kalkbildung, minimiert wird.
-
In Vorzugsausführungsformen ist die zentrale Einheit im Außenbereich so ausgelegt, dass sie die erste und zweite Durchflussmenge bis zu 8 m3/Stunde oder bis zu 6 m3/Stunde oder bis zu 4 m3/Stunde liefert.
-
In einer Ausführungsform beinhaltet die zentrale Energieverteileinheit: eine Vielzahl von ersten Dreiwegeventilen, die konfiguriert sind, um den dritten Flüssigkeitsstrom selektiv an die Vielzahl von Einheiten im Innenbereich entweder als Teil des ersten Flüssigkeitsstroms oder als Teil des zweiten Flüssigkeitsstroms zu liefern; und eine Vielzahl von zweiten Dreiwegeventilen, die konfiguriert sind, um den Flüssigkeitsstrom, der von den Einheiten im Innenbereich kommt, zurückzuführen; und einen Regler, der konfiguriert ist, um die ersten und zweiten Dreiwegeventile zu steuern.
-
Vorzugsweise können die ersten und/oder zweiten Dreiwegeventile auch so konfiguriert werden, dass sie keinen Flüssigkeitsstrom zur jeweiligen Einheit im Innenbereich liefern. Dies ist typischerweise der Fall, wenn die Raumtemperatur etwa gleich der eingestellten Temperatur für diesen Raum ist (innerhalb eines bestimmten Bereichs von z.B. +/-0,5°C).
-
Es ist ein Vorteil der zentralen Energieverteileinheit, dass die Dreiwegeventile zentralisiert sind, anstatt im gesamten Gebäude verteilt zu werden. Bei herkömmlichen Systemen werden Dreiwegeventile oft in der Nähe der betroffenen Benutzer platziert (Einheiten im Innenbereich).
-
Der Ansatz der Energieverteileinheit macht es möglich, eine völlig unterschiedliche Topologie in Bezug auf die Leitungen mit getrennten Leitungen für jeden einzelnen Verbraucher zu verwenden, was sowohl bei der Installation als auch bei der Wartung und Reparatur verschiedene Vorzüge mit sich bringt.
-
In einer Ausführungsform beinhaltet das Klimaregelsystem auch: einen ersten Haupteingang zum Empfangen des ersten Flüssigkeitsstroms; einen ersten Hauptausgang zum Zurückführen des ersten Flüssigkeitsstroms; eine erste Abzweigung zwischen dem ersten Haupteingang und dem ersten Hauptausgang; einen zweiten Haupteingang zum Empfangen des zweiten Flüssigkeitsstroms; einen zweiten Hauptausgang zum Zurückführen des zweiten Flüssigkeitsstroms; eine zweite Abzweigung zwischen dem zweiten Haupteingang und dem zweiten Hauptausgang; eine Vielzahl von sekundären Ausgängen zum selektiven Liefern eines Teils des ersten oder zweiten Flüssigkeitsstroms zu einer jeweiligen Einheit im Innenbereich und eine Vielzahl von sekundären Eingängen zum Empfangen von rücklaufenden Flüssigkeitsströmen, die von den jeweiligen Einheiten im Innenbereich kommen; einen ersten Verteiler mit einer Vielzahl von ersten Verzweigungen, die mit dem ersten Haupteingang flüssig verbunden sind (z.B. mittels einer T-Verbindung, die den ersten Haupteingang und die erste Abzweigung verbindet); einen zweiten Verteiler mit einer Vielzahl von zweiten Verzweigungen, die mit dem zweiten Haupteingang flüssig verbunden sind (z.B. mittels einer T-Verbindung, die den zweiten Haupteingang und die zweite Abzweigung verbindet); einen dritten Verteiler (oder ersten Kollektor) mit einer Vielzahl von dritten Verzweigungen, die mit dem ersten Hauptausgang flüssig verbunden sind (z.B. mittels einer T-Verbindung, die den ersten Haupteingang und die erste Abzweigung verbindet); ; einen vierten Verteiler (oder zweiten Kollektor) mit einer Vielzahl von vierten Verzweigungen, die flüssig mit dem zweiten Hauptausgang (z.B. mittels einer T-Verbindung die den zweiten Hauptausgang mit der zweiten Abzweigung verbindet); wobei jedes der Vielzahl von ersten Dreiwegeventilen einen ersten Eingang aufweist, der mit einer der ersten Verzweigungen verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit einer der zweiten Verzweigungen verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, der mit einem der sekundären Ausgänge der Energieverteileinheit für die selektive Versorgung eines Teils des ersten Flüssigkeitsstroms oder des zweiten Flüssigkeitsstroms mit der jeweiligen Einheit im Innenbereich verbunden ist; und wobei jedes der Vielzahl von zweiten Dreiwegeventilen einen ersten Ausgang aufweist, der mit einer der dritten Verzweigungen verbunden ist, und einen zweiten Ausgang, der mit einer der vierten Verzweigungen verbunden ist, und einen Eingang zum Empfangen des rücklaufenden Flüssigkeitsstroms aufweist, der von der entsprechenden Einheit im Innenbereich kommt.
-
In einer Ausführungsform umfasst die zentrale Energieverteileinheit: eine Vielzahl von Sechswegeventilen, die konfiguriert sind, um den dritten Flüssigkeitsstrom selektiv an die Vielzahl von Einheiten im Innenbereich entweder als Teil des ersten Flüssigkeitsstroms oder als Teil des zweiten Flüssigkeitsstroms zu liefern, und die konfiguriert sind, um den von den Einheiten im Innenbereich kommenden Flüssigkeitsstrom zurückzuführen; und einen Regler, der konfiguriert ist, um die Sechswegeventile zu steuern.
-
Dies ist eine alternative Ausführungsform, bei der anstelle von ersten und zweiten Dreiwegeventilen, Sechswegeventile eingesetzt werden. Diese Sechswegeventile haben vorzugsweise ein Gehäuse mit drei Ein- und drei Ausgängen und ein bewegliches Element für die selektive flüssige Verbindung bestimmter Ein- und Ausgänge.
-
Vorzugsweise können die Sechswegeventile auch so konfiguriert werden, dass kein Flüssigkeitsstrom zu den entsprechenden Einheiten im Innenbereich gelangt.
-
In einer Ausführungsform beinhaltet das Klimaregelsystem weiterhin: einen ersten Haupteingang zum Empfangen des ersten Flüssigkeitsstroms; einen ersten Hauptausgang zum Zurückführen des ersten Flüssigkeitsstroms; eine erste Abzweigung zwischen dem ersten Haupteingang und dem ersten Hauptausgang; und einen zweiten Haupteingang zum Empfangen des zweiten Flüssigkeitsstroms; einen zweiten Hauptausgang zum Zurückführen des zweiten Flüssigkeitsstroms; eine zweite Abzweigung zwischen dem zweiten Haupteingang und dem zweiten Hauptausgang; und eine Vielzahl von sekundären Ausgängen zum selektiven Zuführen eines Teils des ersten oder zweiten Flüssigkeitsstroms zu einer jeweiligen Einheit im Innenbereich und eine Vielzahl von sekundären Eingängen zum Empfangen von rücklaufenden Flüssigkeitsströmen, die von den jeweiligen Einheiten im Innenbereich kommen; und einen ersten Verteiler mit einer Vielzahl von ersten Verzweigungen, die mit dem ersten Haupteingang flüssig verbunden sind; einen zweiten Verteiler mit einer Vielzahl von zweiten Verzweigungen, die mit dem zweiten Haupteingang flüssig verbunden sind; einen dritten Verteiler mit einer Vielzahl von dritten Verzweigungen, die flüssig mit dem ersten Hauptausgang verbunden sind; einen vierten Verteiler mit einer Vielzahl von vierten Verzweigungen, die flüssig mit dem zweiten Hauptausgang verbunden sind; wobei jedes der Vielzahl von Sechswegeventilen einen ersten Eingang aufweist, der mit einer der ersten Verzweigungen verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit einer der zweiten Verzweigungen verbunden ist, und einen ersten Ausgang, der mit einem der sekundären Ausgänge der Energieverteileinheit verbunden ist, zum selektiven Zuführen eines Teils des ersten Flüssigkeitsstroms oder des zweiten Flüssigkeitsstroms zu der jeweiligen Einheit im Innenbereich; und einen zweiten Ausgang aufweist, der mit einer der dritten Verzweigungen verbunden ist, und einen dritten Ausgang, der mit einer der vierten Verzweigungen verbunden ist, und einen dritten Eingang zum Empfangen des rücklaufenden Flüssigkeitsstroms, der von der entsprechenden Einheit im Innenbereich kommt.
-
In einer Ausführungsform beinhaltet das Klimaregelsystem weiterhin: einen ersten Temperatursensor zum Messen einer ersten Temperatur des ersten Flüssigkeitsstroms und zum Bereitstellen eines ersten Temperatursignals, das die erste Temperatur anzeigt; und einen zweiten Temperatursensor zum Messen einer zweiten Temperatur des zweiten Flüssigkeitsstroms und zum Bereitstellen eines zweiten Temperatursignals, das die zweite Temperatur anzeigt; und eine Vielzahl von dritten Temperatursensoren zum Messen von dritten Temperaturen in der Vielzahl der jeweiligen Räume, und konfiguriert, um eine Vielzahl von dritten Temperatursignalen bereitzustellen, die die dritten Temperaturen anzeigen; wobei der erste Temperatursensor, der zweite Temperatursensor und die Vielzahl von dritten Temperatursensoren kommunikativ mit dem Regler verbunden sind; und wobei der Regler ausgestattet ist, um die ersten Dreiwegeventile und die zweiten Dreiwegeventile auf der Grundlage dieser Temperatursignale zu steuern.
-
Die Kommunikationsverbindung kann beispielsweise eine elektrische Verbindung (über Kabel), eine drahtlose Verbindung (z.B. Zigbee, Bluetooth, Wifi, etc.) oder eine andere geeignete Art der Kommunikationsverbindung (z.B. Infrarot, Ultraschall) sein. Dazu gehört natürlich auch ein Regler oder entsprechender Sender-Empfänger.
-
In einer Ausführungsform befindet sich der erste Temperatursensor zwischen dem ersten Haupteingang und der ersten Abzweigung. Dies ist ein sehr geeigneter Ort für die Platzierung des ersten Temperatursensors, da er die Temperatur der einströmenden ersten Flüssigkeit am besten anzeigt, aber dies ist nicht der einzige mögliche Ort.
-
In einer Ausführungsform befindet sich der erste Temperatursensor zwischen dem ersten Haupteingang und den ersten Verzweigungen. Dies ist auch ein sehr geeigneter Ort für die Platzierung des ersten Temperatursensors, da er die tatsächliche Temperatur der ersten Flüssigkeit, das an die Einheiten im Innenbereich gesendet wird, genauer wiedergeben kann.
-
In einer Ausführungsform befindet sich der erste Temperatursensor an der ersten Abzweigung, z.B. zur Hälfte durch die erste Abzweigung oder stromaufwärts von dieser Position auf halbem Wege.
-
In einer Ausführungsform befindet sich der zweite Temperatursensor zwischen dem zweiten Haupteingang und der zweiten Abzweigung.
-
In einer Ausführungsform befindet sich der zweite Temperatursensor zwischen dem zweiten Haupteingang und den zweiten Verzweigungen.
-
In einer Ausführungsform befindet sich der zweite Temperatursensor an der zweiten Abzweigung, z.B. zur Hälfte durch die zweite Abzweigung oder stromaufwärts von dieser Position auf halbem Wege.
-
In einer Ausführungsform beinhaltet die Energieverteileinheit auch Folgendes: für jeden sekundären Ausgang einen vierten Temperatursensor zum Messen einer Temperatur des relevanten dritten Flüssigkeitsstroms, der an die entsprechende Einheit im Innenbereich abgegeben wird; und für jeden sekundären Ausgang einen Durchflussmesser zum Messen eines Durchflusses des relevanten dritten Flüssigkeitsstroms, der an die entsprechende Einheit im Innenbereich abgegeben wird; und für jeden sekundären Eingang einen fünften Temperatursensor zum Messen einer Temperatur des von der betreffenden Einheit im Innenbereich zurückgeführten Flüssigkeitsstroms; wobei die Vielzahl der vierten Temperatursensoren und die Vielzahl der fünften Temperatursensoren und die Vielzahl der Durchflusssensoren kommunikativ mit dem Regler verbunden sind; und wobei der Regler ferner ausgerüstet ist, um die Menge der Kühlenergie und/oder die Menge der jedem Raum zugeführten Heizenergie auf der Grundlage der Signale der vierten Temperatursensoren und der fünften Temperatursensoren und der Durchflusssensoren zu bestimmen.
-
Auf diese Weise kann der Energieverbrauch pro Nutzer berechnet werden. Aus diesen Informationen können wiederum die Kosten für die verschiedenen Verbraucher berechnet werden, je nachdem, wie viel Energie tatsächlich verbraucht wurde.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Energieverteileinheit für den Einsatz in einem Klimaregelsystem dar, z.B. ein Klimaregelsystem gemäß dem ersten Aspekt, wobei die Energieverteileinheit Folgendes beinhaltet: einen ersten Haupteingang, der mit einer Einheit im Außenbereich verbindbar ist, um einen ersten Flüssigkeitsstrom aufzunehmen; einen ersten Hauptausgang, der mit der Einheit im Außenbereich verbindbar ist, um den ersten Flüssigkeitsstrom zurückzuführen; einen zweiten Haupteingang, der mit einer Einheit im Außenbereich verbindbar ist, um einen zweiten Flüssigkeitsstrom mit einer höheren Temperatur als der erste Flüssigkeitsstrom zu empfangen; einen zweiten Hauptausgang, der mit der Einheit im Außenbereich verbindbar ist, um den zweiten Flüssigkeitsstrom zurückzuführen; eine Vielzahl von sekundären Ausgängen für die selektive Lieferung eines Teils des ersten oder zweiten Flüssigkeitsstroms an entsprechende Einheiten im Innenbereich; eine Vielzahl von sekundären Eingängen zum Empfangen der rücklaufenden Flüssigkeitsströme von den jeweiligen Einheiten im Innenbereich; eine Struktur mit einer Vielzahl von ersten Dreiwegeventilen zur selektiven Lieferung entweder eines Teils eines ersten Flüssigkeitsstroms oder eines Teils des zweiten Flüssigkeitsstroms an die sekundären Ausgänge und mit einer Vielzahl von zweiten Dreiwegeventilen zur Rückführung dieser Flüssigkeitsströme von den sekundären Eingängen entweder zum ersten oder zum zweiten Hauptausgang; einen Regler zur Regelung der ersten und zweiten Dreiwegeventile.
-
Diese Ausführungsform zielt auf die Energieverteileinheit als solche, d.h. die Variante mit ersten und zweiten Dreiwegeventilen.
-
Nach einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Energieverteileinheit für den Einsatz in einem Klimaregelsystem, zum Beispiel ein Klimaregelsystem gemäß dem ersten Aspekt bereit, wobei die Energieverteileinheit Folgendes umfasst: einen ersten Haupteingang, der einer Einheit im Außenbereich verbindbar ist, um einen ersten Flüssigkeitsstrom aufzunehmen; einen ersten Hauptausgang, der mit der Einheit im Außenbereich verbindbar ist, um den ersten Flüssigkeitsstrom zurückzuführen; einen zweiten Haupteingang, der mit der Einheit im Außenbereich verbindbar ist, um einen zweiten Flüssigkeitsstrom mit einer Temperatur zu empfangen, die höher ist als die des ersten Flüssigkeitsstroms; einen zweiten Hauptausgang, der mit der Einheit im Außenbereich verbindbar ist, um den zweiten Flüssigkeitsstrom zurückzuführen; eine Vielzahl von sekundären Ausgängen für die selektive Lieferung eines Teils des ersten oder zweiten Flüssigkeitsstroms an entsprechende Einheiten im Innenbereich; eine Vielzahl von sekundären Eingängen zum Empfangen der rücklaufenden Flüssigkeitsströme von den jeweiligen Einheiten im Innenbereich; eine Struktur mit einer Vielzahl von Sechswegeventilen, die konfiguriert sind, um den dritten Flüssigkeitsstrom selektiv an die Vielzahl von Einheiten im Innenbereich entweder als Teil des ersten Flüssigkeitsstroms oder als Teil des zweiten Flüssigkeitsstroms zu liefern, und die konfiguriert sind, um den von den Einheiten im Innenbereich kommenden Flüssigkeitsstrom zurückzuführen; und einen Regler, der konfiguriert ist, um die Sechswegeventile zu steuern.
-
Diese Ausführungsform zielt auf die Energieverteileinheit als solche, d.h. die Variante mit Sechswegeventilen.
-
In einer Ausführungsform beinhaltet die Energieverteileinheit weiterhin Folgendes: eine erste Abzweigung zwischen dem ersten Haupteingang und dem ersten Hauptausgang; eine zweite Abzweigung zwischen dem zweiten Haupteingang und dem zweiten Hauptausgang; einen ersten Verteiler mit einer Vielzahl von ersten Verzweigungen, die flüssig mit dem ersten Haupteingang verbunden sind; einen zweiten Verteiler mit einer Vielzahl von zweiten Verzweigungen, die flüssig mit dem ersten Hauptausgang verbunden sind; einen dritten Verteiler (oder ersten Kollektor) mit einer Vielzahl von dritten Verzweigungen, die flüssig mit dem zweiten Haupteingang verbunden sind; einen vierten Verteiler (oder zweiten Kollektor) mit einer Vielzahl von vierten Verzweigungen, die flüssig mit dem zweiten Hauptausgang verbunden sind.
-
In einer Ausführungsform weist jedes Dreiwegeventil der Vielzahl der ersten Dreiwegeventile einen ersten Eingang auf, der flüssig verbunden ist mit einer der ersten Verzweigungen und einen zweiten Eingang, der flüssig verbunden ist mit einer der zweiten Verzweigungen, sowie einen Ausgang, der flüssig verbunden ist mit einem der sekundären Ausgänge; und jedes Dreiwegeventil der Vielzahl von zweiten Dreiwegeventilen weist einen ersten Ausgang, der flüssig verbunden ist mit einer der dritten Verzweigungen, und einen zweiten Ausgang, der flüssig verbunden ist mit einer der vierten Verzweigungen, und einen Eingang, der flüssig verbunden ist mit einem der sekundären Eingänge, auf.
-
In einer Ausführungsform einer Energieverteileinheit mit Sechswegeventilen weist jedes der Vielzahl von Sechswegeventilen einen ersten Eingang auf, der mit einer der ersten Verzweigungen verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit einer der zweiten Verzweigungen verbunden ist, und einen ersten Ausgang, der mit einem der sekundären Ausgänge der Energieverteileinheit verbunden ist, zur selektiven Lieferung eines Teils des ersten Flüssigkeitsstroms oder des zweiten Flüssigkeitsstroms an die jeweilige Einheit im Innenbereich; und einen zweiten Ausgang aufweist, der mit einer der dritten Verzweigungen verbunden ist, und einen dritten Ausgang, der mit einer der vierten Verzweigungen verbunden ist, und einen dritten Eingang zum Empfangen des rücklaufenden Flüssigkeitsstroms, der von der entsprechenden Einheit im Innenbereich kommt.
-
Figurenliste
-
Unter Verweis auf die Abbildungen wird betont, dass die dargestellten Besonderheiten lediglich beispielhaft und zur illustrativen Erörterung der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelten. Diese werden mit dem Ziel vorgestellt, das zu zeigen, was als nützlichste und unmittelbarste Beschreibung der Prinzipien und den konzeptionellen Aspekten der Erfindung angesehen wird. In dieser Hinsicht wird nicht versucht, weitere strukturelle Details der Erfindung zu zeigen als die, die zum grundsätzlichen Verständnis der Erfindung nötig sind. Die Beschreibung verdeutlicht den Fachleuten dieses Fachbereichs zusammen mit den Abbildungen, wie die verschiedenen Formen der Erfindung praktisch ausgeführt sein können.
- 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Klimaregelsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Sie umfasst eine (klassische) Einheit im Außenbereich und eine Vielzahl von (klassischen) Einheiten im Innenbereich sowie eine Energieverteileinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform einer Energieverteileinheit, die in dem Klimaregelsystem verwendet werden kann von .
- 3 zeigt einen ersten Teil der Energieverteileinheit von 2 im Detail. Dieser Abschnitt befasst sich hauptsächlich mit dem Warmwasserstrom.
- 4 zeigt einen zweiten Teil der Energieverteileinheit von 2 im Detail. Dieser Abschnitt befasst sich hauptsächlich mit dem Kaltwasserstrom.
- 5 zeigt einen dritten Teil der Energieverteileinheit von 2 im Detail. In diesem Abschnitt geht es hauptsächlich um Dreiwegeventile und die Schnittstelle zu den Einheiten im Innenbereich.
- 6 zeigt eine 3D-Perspektive einer Vorzugsausführungsform der Energieverteileinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 7 ist ein schematisches Anschlussschema, das den Betriebsanschluss der Energieverteileinheit zeigt, wenn sie zwischen einer zentralen Einheit im Außenbereich und einer Vielzahl von Einheiten im Innenbereich geschaltet ist.
- 8 ist eine schematische Darstellung einer Variante der Energieverteileinheit, dargestellt in 2, die auch verwendet werden kann in dem Klimaregelsystem von 1.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung wird durch exemplarische Ausführungsformen näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern nur durch die Ansprüche.
-
Wie bereits im Hintergrund beschrieben, sind Klimaregelsysteme nach dem Stand der Technik bekannt. Die vorliegende Erfindung konzentriert sich hauptsächlich auf ein Klimaregelsystem, das zum Heizen und/oder Kühlen von Räumen in Bürokomplexen geeignet ist.
-
Die Erfinder hatten die Idee, ein Klimaregelsystem für die Regulierung einer Vielzahl von Temperaturen in einer Vielzahl von Räumen eines Gebäudes bereitzustellen, umfassend: eine einzelne zentrale Einheit im Außenbereich, die konfiguriert ist, um selektive oder gleichzeitige Kühl- und/oder Wärmeenergie für eine Energieverteileinheit mittels eines ersten bzw. zweiten Flüssigkeitsstroms bereitzustellen; eine Vielzahl von mindestens zwei Einheiten im Innenbereich, die konfiguriert sind für den Empfang eines dritten bzw. vierten Flüssigkeitsstroms für das selektive Erwärmen oder Kühlen eines der genannten Räume in Verbindung mit der betreffenden Einheit im Innenbereich; eine zentrale Energieverteileinheit, die mit der zentralen Einheit im Außenbereich zum Empfangen des ersten Kühlmittelstroms und für den Empfang des zweiten Heizölstroms und mit der Vielzahl von Einheiten im Innenbereich zum selektiven und kontrollierten Übertragen eines Teils der Kühlenergie oder eines Teils der Wärmeenergie mittels des dritten und vierten Flüssigkeitsstroms funktionsfähig verbunden ist; und wobei der erste und der zweite und der dritte und vierte Flüssigkeitsstrom nur Wasser als Flüssigkeit verwenden.
-
Vereinfacht ausgedrückt, stellt die vorliegende Erfindung ein Klimaregelsystem mit einer einzigen zentralen Einheit im Außenbereich (auch „Außeneinheit“ genannt) dar, die über eine zentrale Energieverteileinheit (oder einfach „Verteileinheit“ genannt) mit einer Vielzahl von Einheiten im Innenbereich funktionsfähig verbunden ist (auch „Inneneinheiten“ genannt), wobei die Energie zwischen der Außeneinheit und den Inneneinheiten durch zwei Flüssigkeitsströme, d.h. einen ersten Wasserstrom von relativ niedriger Temperatur (z.B. nicht mehr als 20°C) und einen zweiten Wasserstrom von relativ hoher Temperatur (z.B. mindestens 30°C). Es ist klar, dass die Energieverteileinheit ein wesentlicher Bestandteil dieses Klimaregelsystems ist, aber es kann auch selbst produziert und verkauft werden.
-
Die Erfindung wird nun anhand von Zahlen, die eine exemplarische Ausführungsform beschreiben, weiter erläutert, ohne die Erfindung jedoch darauf zu beschränken.
-
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild 100 eines Klimaregelsystems 100. Dazu gehören: eine zentrale Einheit im Außenbereich 110 (auch „Außeneinheit“ genannt), eine zentrale Energieverteileinheit 120 (oder einfach „Verteileinheit“ genannt) und eine Vielzahl von Einheiten im Innenbereich 190a, 190b (auch „Inneneinheiten“ genannt).
-
Die Einheit im Außenbereich 110 ist vom Typ, der sowohl einen relativen Kaltwasserstrom als auch einen relativen Warmwasserstrom gleichzeitig bereitstellen kann. Der Kaltwasserstrom 116 hat typischerweise eine Temperatur von 6°C bis 16°C zum Kühlen, aber natürlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und es können auch andere Temperaturen verwendet werden. Der Warmwasserstrom 117 hat typischerweise eine Temperatur von 35°C bis 45°C zum Kühlen, aber natürlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und es können auch andere Temperaturen verwendet werden.
-
Die Energieverteileinheit 120 ist funktionell zwischen der Einheit im Außenbereich 110 und den Einheiten im Innenbereich 190a, 190b angeordnet. Der interne Betrieb wird im Folgenden beschrieben, ist hauptsächlich eine Darstellung der Topologie.
-
Die Verteileinheit 120 weist einen ersten Haupteingang 161 auf, an den die Verteileinheit über eine erste Hauptleitung 111 mit der Einheit im Außenbereich verbunden ist, entlang der - während des Betriebs - ein erster Wasserstrom (Kaltwasserstrom) 116 von der Einheit im Außenbereich 110 zur Verteileinheit 120 strömt, zur Versorgung mit Kühlenergie (bzw. zur Wärmeentnahme aus den Einheiten im Innenbereich zur Kühlung der Räume) und hat einen ersten Hauptausgang 162, der an eine zweite Hauptleitung 112 angeschlossen ist, um diesen Strom (nach Gebrauch) an die Einheit im Außenbereich 110 zurückzuführen, wo sie wieder abgekühlt werden kann.
-
Die Verteileinheit 120 weist einen zweiten Haupteingang 163 auf, an den die Verteileinheit über eine zweite Hauptleitung 113 mit der Einheit im Außenbereich verbunden ist, entlang derer während des Betriebs ein zweiter Wasserstrom (Warmwasserstrom) 117 von der Einheit im Außenbereich 110 zur Verteileinheit 120 strömt, zur Bereitstellung von Wärmeenergie an die Einheiten im Innenbereich zur Raumheizung, und verfügt über einen zweiten Hauptausgang 164, der an eine vierte Hauptleitung 114 angeschlossen ist, um diesen Strom (nach Gebrauch) an die Einheit im Außenbereich 110 zurückzuführen, wo er wieder erwärmt werden kann.
-
Die Verteileinheit 120 weist eine Vielzahl von Nebenausgängen 153a, 153b, etc. für den funktionellen Anschluss an eine Vielzahl von Einheiten im Innenbereich 190a, 190b, etc. auf, um einen Teil des Kaltwasserstroms 116 zur Kühlung der jeweiligen Räume 191a, 191b, etc. oder einen Teil des Warmwasserstroms 117 zur Beheizung der jeweiligen Räume zu liefern, und verfügt über eine Vielzahl von Nebeneingängen 154a, 154b, etc. zur Rückführung dieses Wasserstroms (nach Gebrauch).
-
In Vorzugsausführungsformen wird die Energieverteileinheit 120 mit jeder Einheit im Innenbereich 190 über nur zwei Leitungen 121, 122 verbunden (d.h. nicht vier wie manchmal nach Stand der Technik). Vorzugsweise sind dies flexible Leitungen, z.B. wärmegedämmte Kupferrohre oder Pex-Alu-Pex-Leitungen (handelsüblich). Dies kann erhebliche Kosteneinsparungen bringen, da beispielsweise im gesamten Gebäude, von dem aus es lokal abgezweigt wird, keine dicken Rohre (manuell zu isolieren) verlegt werden müssen.
-
Zur Verbesserung der Architektur von , sollte sich der Benutzer darüber im Klaren sein, dass die Hauptleitungen in den vorgesehenen Anwendungen in der Regel relativ kurz sind (z.B. typischerweise in der Größenordnung von 8 bis 20 Metern) und dass die Leitungen von der Verteileinheit 120 zu den verschiedenen Einheiten im Innenbereich 190 in der Praxis leicht insgesamt über 80 m „einzeln“ erreichen können (mit „einzeln“ ist die Entfernung von der Verteileinheit zur Einheit im Außenbereich gemeint, aber mit der Rückführleitung eingeschlossen, bedeutet dies 2x80m = 160m).
-
Nach Kenntnis der Erfinder unterscheidet sich diese Architektur in mehrfacher Hinsicht deutlich von dem bestehenden Klimaregelsystem. So können beispielsweise die Ventile, die traditionell in der Nähe der Einheiten im Innenbereich 190 angeordnet sind, aufgrund der dargestellten Architektur nun in der Energieverteileinheit 120 angeordnet werden. Dies bietet unter anderem große Vorteile bei der Installation und Wartung.
-
2 ist eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform einer Energieverteileinheit 120, die in dem Klimaregelsystem 100 von 1. verwendet werden kann.
-
Die dargestellte Energieverteileinheit 120 beinhaltet eine erste Teilstruktur: (rechts in 2):
- - einen ersten Haupteingang 161, der mit einer Einheit im Außenbereich verbindbar ist für den Empfang eines ersten Flüssigkeitsstroms 116; hier auch als Kaltwasserstrom bezeichnet;
- - ein erster Hauptausgang 162 ebenfalls anschließbar an die Einheit im Außenbereich für die Zurückführung des ersten Flüssigkeitsstroms an die Einheit im Außenbereich;
- - eine erste Abzweigung 165 zwischen dem ersten Haupteingang 161 und dem ersten Hauptausgang 162; Auf diese Weise können der erste und zweite Wasserstrom weiter fließen, auch wenn der benötigte Verbrauch (zum Kühlen oder Heizen) relativ gering ist.
- - einen ersten Verteiler 131 (von 1 nach N-Strömen) mit einer Vielzahl von ersten Verzweigungen 141, die mit dem ersten Haupteingang 161 flüssig verbunden sind (z.B. durch eine T-Verbindung, die den ersten Haupteingang und die erste Abzweigung verbindet);
- - einen zweiten Verteiler 132 (eigentlich Kollektor von N nach 1) mit einer Vielzahl von zweiten Verzweigungen 142 flüssig verbunden mit dem ersten Hauptausgang 162, (z.B. durch eine T-Verbindung, die auch den ersten Hauptausgang und die erste Abzweigung verbindet);
-
Diese erste Teilstruktur ermöglicht es, den Kaltwasserstrom der Einheit im Außenbereich in mehrere separate Kaltwasserströme aufzuteilen und die Rückflüsse neu zu kombinieren, um sie an die Einheit im Außenbereich zurückschicken zu können.
-
Diese Struktur des ersten Teils ist in und separat dargestellt.
-
Die dargestellte Energieverteileinheit 120 beinhaltet ferner eine zweite Teilstruktur, umfassend: (links in 2):
- - einen zweiten Haupteingang 163, der mit einer Einheit im Außenbereich verbindbar ist für den Empfang eines zweiten Flüssigkeitsstroms 117 (hier auch als Warmwasserstrom bezeichnet) mit einer höheren Temperatur als der erste Flüssigkeitsstrom 116;
- - einen zweiten Haupteingang 164, der mit einer Einheit im Außenbereich verbindbar ist, um den zweiten Flüssigkeitsstrom zurückzuführen;
- - eine zweite Abzweigung 166 zwischen dem zweiten Haupteingang 163 und dem zweiten Hauptausgang 164;
- - einen dritten Verteiler 133 (von 1 nach N strömend) mit einer Vielzahl von dritten Verzweigungen 143, die flüssig verbunden sind mit dem zweiten Haupteingang 163, (z.B. durch eine T-Verbindung, die auch den zweiten Haupteingang und die zweite Abzweigung verbindet);
- - einen vierten Verteiler 134 (eigentlich Kollektor von N nach 1) mit einer Vielzahl von vierten Verzweigungen 144, die flüssig verbunden sind mit dem zweiten Hauptausgang 164, (z.B. durch eine T-Verbindung, die auch den zweiten Hauptausgang und die zweite Abzweigung verbindet);
-
Diese zweite Teilstruktur ermöglicht es, den Warmwasserstrom der Einheit im Außenbereich in mehrere separate Warmwasserströme aufzuteilen und die Rückflüsse wieder zu kombinieren, um sie an die Einheit im Außenbereich zurückschicken zu können.
-
Diese Struktur des ersten Teils ist in und separat dargestellt.
-
Die dargestellte Energieverteileinheit 120 beinhaltet ferner eine dritte Teilstruktur, umfassend: (vorne in der Mitte von 2):
- - eine Vielzahl von sekundären Ausgängen 153, um selektiv einen Abschnitt des ersten oder zweiten Flüssigkeitsstroms an entsprechende Einheiten im Innenbereich zu liefern;
- - eine Vielzahl von sekundären Eingängen 154 für den Empfang von rücklaufenden Flüssigkeitsströmen von den jeweiligen Einheiten im Innenbereich;
- - eine Vielzahl von ersten Dreiwegeventilen 151 für das selektive Liefern entweder eines Abschnitts eines ersten Flüssigkeitsstroms 116 oder eines Abschnitts des zweiten Flüssigkeitsstroms 117 zu den sekundären Ausgängen 153, und mit einer Vielzahl von zweiten Dreiwegeventilen 152 zum Zurückführen dieser Flüssigkeitsströme von den sekundären Eingängen 154 entweder zum ersten oder zum zweiten Hauptausgang 162, 164.
-
Insbesondere weist jedes Dreiwegeventil der Vielzahl der ersten Dreiwegeventile 151 einen ersten Eingang (p) auf, der flüssig verbunden ist mit einer der ersten Verzweigungen 141 und einem zweiten Eingang (q), der flüssig verbunden ist mit einer der zweiten Verzweigungen 142 und einem Ausgang (r), der flüssig verbunden ist mit einem der sekundären Ausgänge 153.
-
Die ersten Dreiwegeventile 151 können durch erste Stellglieder oder erste Motoren 155 betätigt werden. Die zweiten Dreiwegeventile 152 können durch zweite Stellglieder oder zweite Motoren 156 betätigt werden. Diese Stellglieder oder Motoren werden wiederum vom Regler 167 gesteuert, mit dem sie per Kommunikation, z.B. über Kabel oder drahtlos, verbunden sind.
-
Oder einfach ausgedrückt, die ersten Dreiwegeventile wirken wie ein 2:1-Multiplexer.
-
Und jedes Dreiwegeventil aus der Vielzahl der zweiten Dreiwegeventile 152 weist einen ersten Ausgang (s) auf, der flüssig verbunden ist mit einer der dritten Verzweigungen 143 und einem zweiten Ausgang (t), der flüssig verbunden ist mit einer der vierten Verzweigungen 144, sowie einen Eingang (u), der flüssig verbunden ist mit einer der sekundären Eingänge 154.
-
Oder einfach ausgedrückt, die zweiten Dreiwegeventile wirken wie ein 1:2-Demultiplexer.
-
In Vorzugsausführungsformen werden diese Ventile automatisch gesteuert, z.B. durch geeignete Stellglieder. Zu diesem Zweck beinhaltet die Energieverteileinheit 120 auch:
- - Einen Regler 167 zum Ansteuern der ersten 151- und zweiten Dreiwegeventile 152 (mit eingebauten oder externen, aber funktionell verbundenen Stellgliedern).
-
Zur geeigneten Regelung beinhaltet das System vorzugsweise mehrere Temperatursensoren, umfassend: einen ersten Temperatursensor 171 zum Messen einer ersten Temperatur des ersten Flüssigkeitsstroms 116 und zum Bereitstellen eines ersten Temperatursignals, das die erste Temperatur anzeigt; und einen zweiten Temperatursensor 172 zum Messen einer zweiten Temperatur des zweiten Flüssigkeitsstroms 117 und zum Bereitstellen eines zweiten Temperatursignals, das die zweite Temperatur anzeigt; und eine Vielzahl von dritten Temperatursensoren 173a, 173b, etc. um dritte Temperaturen in der Vielzahl von Räumen 191a, 191b, etc. zu messen, und konfiguriert, um eine Vielzahl von dritten Temperatursignalen bereitzustellen, die die dritten Temperaturen anzeigen.
-
Der erste Temperatursensor 171, der zweite Temperatursensor 172 und die Vielzahl der dritten Temperatursensoren sind kommunikativ (z.B. elektrisch oder drahtlos) mit dem Regler 167 verbunden, und der Regler 167 ist ausgestattet, um die Temperaturen zu lesen oder abzurufen oder zu empfangen und die ersten Dreiwegeventile 151 und die zweiten Dreiwegeventile 152 basierend auf diesen Temperatursignalen zu steuern.
-
Eine solche Ansteuerung kann relativ einfach sein, z.B. auf der Grundlage eines proportionalen Signals, oder auf der Grundlage einer PI-Regelung, einer PD-Regelung, einer PID-Regelung oder auf andere bekannte Weise.
-
3 zeigt den zweiten Teil der Energieverteileinheit von 2 im Detail. Dieser Abschnitt befasst sich hauptsächlich mit dem Warmwasserstrom. Die Funktionsweise wurde bereits beschrieben bei . Es wird auf die L-förmige Struktur verwiesen.
-
Die Verteileinheit sollte vorzugsweise eine Umwälzpumpe 301 beinhalten, um den Warmwasserstrom 163 zu den Verzweigungen 142 zu leiten.
-
Die Energieverteileinheit kann auch zusätzliche Komponenten enthalten, z.B. ein manuelles Regelventil für die Durchflussmenge 302, eine Entlüftung 304 usw. Die Funktion solcher Komponenten ist nach dem Stand der Technik bekannt und muss daher nicht näher beschrieben werden
-
4 zeigt den ersten Teil der Energieverteileinheit von 2 im Detail. Dieser Abschnitt befasst sich hauptsächlich mit dem Kaltwasserstrom. Die Funktionsweise wurde bereits beschrieben bei 2. Es wird auf die L-förmige Struktur verwiesen.
-
Vorzugsweise enthält dieser Abschnitt die gleichen Komponenten wie die L-förmige Struktur von 3, z.B. ein manuelles Regelventil für die Durchflussmenge 402, eine Entlüftung 404, etc.
-
5 zeigt einen dritten Teil der Energieverteileinheit von 2 im Detail. In diesem Abschnitt geht es hauptsächlich um Dreiwegeventile und die Schnittstelle zu den Einheiten im Innenbereich. Die Funktionsweise wurde bereits beschrieben bei 2.
-
6 zeigt eine 3D-Perspektive einer Vorzugsausführungsform der Energieverteileinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. Beachten Sie das spezielle Design, bei dem die beiden L-förmigen Strukturen einen Außenumfang der Struktur definieren, zwischen dem das dritte Teil montiert ist. Auf diese Weise kann die Energieverteileinheit besonders kompakt ausgelegt werden.
-
In einer Vorzugsausführungsform ist eine Verteileinheit für 8 Einheiten im Innenbereich kleiner als 135 cm (breit) x 99 cm (tief) x 49 cm hoch.
-
7 ist ein schematisches Anschlussschema, das den Betriebsanschluss der Energieverteileinheit zeigt. Das untere Rechteck zeigt optionale Absperrventile, die aus praktischen Gründen vorzugsweise zu den sekundären Eingängen/Ausgängen hinzugefügt werden. Weitere dem Fachmann bekannte optionale Elemente können ebenfalls hinzugefügt werden.
-
8 ist eine schematische Darstellung einer Variante der Energieverteileinheit, dargestellt in 2, die auch verwendet werden kann in dem Klimaregelsystem von 1.
-
Diese Energieverteileinheit 820 hat starke Ähnlichkeiten mit der Verteilungseinheit 120 aus 2 und muss daher nicht im Detail beschrieben werden, sondern nur zur Erklärung der wesentlichen Unterschiede.
-
Wie in der Verteileinheit 120 von 2 können Dreiwege- oder Sechswegeventile oder eine Mischung aus diesen verwendet werden.
-
Der Hauptunterschied besteht jedoch in der Anwesenheit oder Abwesenheit von vierten Temperatursensoren 874 zum Messen der Temperatur des an jede Einheit im Innenbereich 190 abgegebenen Wasserdurchflusses und fünften Temperatursensoren 875 zum Messen der Temperatur des ankommenden Wasserdurchflusses der betreffenden Einheit in der Einheit im Innenbereich 190 und einem Durchflusssensor 881 zum Messen der Durchflussmenge des Wasserdurchflusses. Der vierte und fünfte Temperatursensor und der Durchflusssensor sind kommunikativ mit dem Regler 867 verbunden (nicht explizit dargestellt, um die Abbildung nicht zu überlasten), und der Regler 867 kann bestimmen, wie viel Energie jeder Benutzer auf dieser Basis verbraucht hat.
-
In einigen Ausführungsformen wird die Ansteuerung der Ventile noch auf der Grundlage des ersten 171 und zweiten 172 und dritten Temperatursensors 173 (im Raum) bestimmt, und die Durchflussmenge wird bei der Ansteuerung der Ventile nicht berücksichtigt.
-
In einigen Ausführungsformen entfallen die vierte Temperatursensoren 874 und die Temperatur des ersten und/oder zweiten Temperatursensors 171, 172 wird verwendet, um die Temperatur des an die betreffende Einheit im Innenbereich abgegebenen Wasserstroms zu schätzen. Auf diese Weise können Kosten eingespart werden.
-
In bestimmten Ausführungsformen wird ein ausgeklügelteres System verwendet, bei dem die Ventile nicht nur einen Kaltwasser- oder Warmwasserstrom zur jeweiligen Einheit im Innenbereich leiten, sondern auch die Durchflussmenge zum jeweiligen Raum regeln. So kann beispielsweise der Regler 874 so ausgelegt sein, dass er die Durchflussmenge, die zu jeder Einheit im Innenbereich strömt, kontinuierlich misst und diesen Durchfluss mit einem Volumenstrom-Sollwert vergleicht, der durch eine Kombination aus Raumtemperatur und vorgegebenem maximalen Durchfluss bestimmt wird, der dem betreffenden Abzweig (oder sekundären Ausgang) zugeordnet ist. Basierend auf dieser Gleichung kann ein Signal zum Steuern des Stellglieds oder Motors der Ventile erzeugt werden, z.B. Dreiwegeventile oder Sechswegeventile.
-
Alternativ wird die Durchflussmenge nicht durch die Ventile gesteuert, sondern durch ein separates Ventil (nicht dargestellt), das vorzugsweise stromabwärts zwischen dem Ausgang des ersten Dreiwegeventils und dem sekundären Ausgang 153a oder zwischen dem Sechswegeventil und dem sekundären Ausgang 153a angeordnet ist. Alternativ kann ein solches Ventil auch zwischen dem sekundären Eingang 154a und dem Eingang „u“ der zweiten Dreiwegeventile platziert werden.
-
Auch andere Varianten sind möglich.
-
Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass der Verteiler jederzeit bestimmen kann, mit welcher Leistung jede Einheit im Innenbereich kühlt oder heizt.
-
ZUM SCHLUSS:
-
Oben wurde ein Klimaregelsystem 100 mit nur einer Einheit im Außenbereich 110 und nur einer Energieverteileinheit 120, 820 zur Temperaturregelung in 7 Räumen beschrieben, aber natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Verteileinheit kann leicht angepasst werden für die Regulierung der Temperatur in z.B. 10 Räumen zu regeln.
-
Es wird auch darauf hingewiesen, dass mehrere solcher Systeme parallel betrieben werden können. So kann beispielsweise die Temperatur in 200 Räumen mit einem System mit einer oder mehreren Einheiten im Außenbereich (mit entsprechender Leistung) und 20 Verteilern und 200 Einheiten im Innenbereich geregelt werden. Eigentlich gibt es kein Maximum.
-
In bestimmten Ausführungsformen besteht das Klimaregelsystem aus einer einzigen Einheit im Außenbereich und genau zwei Energieverteileinheiten, die beide parallel flüssig mit einer Einheit im Außenbereich verbunden sind. Jede Energieverteileinheit kann an 3 bis 10 Einheiten im Innenbereich angeschlossen werden. Ein solches System kann daher 6 bis 20 Räume heizen und/oder kühlen.
-
In anderen Ausführungsformen umfasst das Klimaregelsystem eine einzelne Einheit im Außenbereich und mindestens drei oder mindestens vier oder mindestens fünf oder mindestens zehn oder mindestens fünfzehn oder mindestens zwanzig Energieverteileinheiten, die parallel flüssig mit einer Einheit im Außenbereich verbunden sind. Jede Energieverteileinheit kann an 3 bis 10 Einheiten im Innenbereich angeschlossen werden. Ein solches System kann daher 9 bis 200 Räume heizen und/oder kühlen. Natürlich muss das Außenteil so dimensioniert sein, dass es genügend Leistung liefern kann.
-
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Klimaregelsystem zwei (und nur zwei) Einheiten im Außenbereich und mindestens zwei, oder genau zwei, oder mindestens drei, oder mindestens vier, oder mindestens fünf, oder mindestens zehn, oder mindestens fünfzehn, oder mindestens zwanzig Energieverteileinheiten, die alle parallel mit den beiden Einheiten im Außenbereich verbunden sind. Jede Energieverteileinheit kann an 3 bis 10 Einheiten im Innenbereich angeschlossen werden. Beide Einheiten im Außenbereich können gleichzeitig aktiv genutzt werden, oder eine der Einheiten im Außenbereich kann als aktive Einheit und das andere als Backup-Einheit konfiguriert werden.
-
Natürlich sind auch Systeme mit mehr als zwei Einheiten im Außenbereich möglich, z.B. mindestens drei oder mindestens vier oder mindestens fünf.
-
Nach dem Lesen dieser Publikation kann sich der Fachmann natürlich auch andere Varianten ausdenken, die in den Bereich des Schutzes der Ansprüche fallen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Klimaregelsystem
- 110
- Einheit im Außenbereich
- 111
- erste Hauptleitung
- 112
- zweite Hauptleitung
- 113
- dritte Hauptleitung
- 114
- vierte Hauptleitung
- 116
- erster Flüssigkeitsstrom (um zu kühlen)
- 117
- zweiter Flüssigkeitsstrom (um zu wärmen)
- 120
- Energieverteileinheit
- 121
- Versorgungsleitung zur Einheit im Innenbereich
- 122
- Rückführleitung der Einheit im Innenbereich
- 131
- erster Verteiler (z.B. „Kühlsammler“)
- 141
- erste Verzweigungen
- 132
- erster Verteiler (z.B. „Wärmesammler“)
- 142
- zweite Verzweigungen
- 133
- dritter Verteiler
- 144
- dritte Verzweigungen
- 134
- vierter Verteiler
- 144
- vierte Verzweigungen
- 151
- erste Dreiwegeventile (mit 2 Eingängen und 1 Ausgang)
- 152
- zweite Dreiwegeventile (mit 1 Eingang und 2 Ausgängen)
- 153
- sekundäre Ausgänge
- 154
- sekundäre Eingänge
- 155
- Stellglieder oder Motoren (zur Ansteuerung der Ventile))
- 159
- Sechswegeventile (mit 3 Eingängen und 3 Ausgängen)
- 161
- erster Haupteingang
- 162
- erster Hauptausgang
- 163
- zweiter Haupteingang
- 164
- zweiter Hauptausgang
- 165
- erste Abzweigung
- 166
- zweite Abzweigung
- 167
- Regler
- 171
- erster Temperatursensor (erster, kalter Flüssigkeitsstrom)
- 172
- zweiter Temperatursensor (zweiter, heißer Flüssigkeitsstrom)
- 173
- dritter Temperatursensor (im Raum)
- 190
- Einheit im Innenbereich
- 191
- Raum
- 301
- Warmwasserumwälzpumpe
- 302
- Regelventil für die Durchflussmenge
- 304
- Entlüftung
- 401
- Kaltwasserumwälzpumpe
- 402
- Regelventil für die Durchflussmenge
- 404
- Entlüftung
- 820
- Energieverteileinheit
- 874
- vierter Temperatursensor (auf sekundärem Ausgang)
- 875
- fünfter Temperatursensor (auf sekundärem Eingang)
- 881
- Durchflusssensor
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 3006843 B1 [0008]
- EP 2899477 [0008]
