DE2807901C3 - Steuervorrichtung zur Steuerung eines Zuluftstromes und eines Abluftstromes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die durch eine Steuervorrichtung solcher Art gesteuerte Zufuhr von Zuluft und Abfuhr von Abluft dient dem Luftwechsel in einem Raum des betreffenden Gebäudes oder dergl. und der Temperierung (Beheizung und/oder Kühlung) oder Klimatisierung des betreffenden Raumes oder einer Zone des betreffenden Raumes, bspw. einer Außenzone oder einer Innenzone oder auch nur einer Teilzone einer Außen- oder Innenzone. Bei einer bekannten lufttechnischen An­ lage (Recknagel/Sprenger "Taschenbuch für Heizungs- und Klimatechnik", R. Oldenbourg München Wien 1974, S. 824/25) wird der Zuluftvolumenstrom mittels eines Raumtemperaturreglers zur Regelung der Raumtempe­ ratur verstellt. Auch ist es bekannt, zusätzlich den Abluftvolumenstrom zu verstellen, jedoch in Abhängig­ keit einer anderen physikalischen Größe, bspw. eines zu regelnden Differenzdruckes. Der Haushalt zwischen Zu- und Abluftvolumenstrom befriedigt jedoch oft nicht.

Auch ist es bekannt, den Volumenstrom der Zuluft mittels Volumenstromreglern auf einen konstanten Wert zu regeln. Bei einer bekannten lufttechnischen Anlage dieser Art (US-PS 30 19 987) wird bei Sommerbetrieb zur Bildung des konstanten Zuluftvolumenstromes Warmluft und Kalt­ luft gemischt, wobei das Mischungsverhältnis durch einen Raumluftthermostaten mittels gegensinnig gesteuerten Klappen verstellt werden kann. Die Abluft wird hingegen nicht im Zusammenhang mit der Zuluft beeinflußt.

Es ist auch eine Vorrichtung zur Belüftung bekannt (DE-PS 6 41 732), bei der der Einströmquerschnitt und der Ausströmquerschnitt einer in die Außenatmosphäre führen­ den Öffnung eines Gebäuderaumes durch je eine von Hand verstellbare Lufteintrittsklappe und Luftaustrittsklappe verstellbar sind. Diese Vorrichtung gibt keinen Hinweis darauf, die Lufteintrittsklappe und die Luftaustritts­ klappe gemeinsam zu verstellen. Sie sind also getrennt verstellbar.

Aus der US-PS 29 74 680 ist eine Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, die rechteckförmige Doppelkanäle aufweist, welche mit­ tels eines doppelarmigen Verschließglieds absperr­ bar sind. Das Verschließglied ist auf einer quer zur Längsrichtung der Doppelkanäle verlaufenden, in einer Trennwand der Kanäle gelegenen Achse gelagert und mittels einer an einem Verschließgliedende an­ greifenden Stelleinrichtung betätigbar. Jede Dros­ seleinrichtung weist im Querschnitt tropfenförmige Lamellen auf, die alternierend feststehend beziehungsweise beweglich angeordnet sind, wobei in Schließstellung zwischen die feststehenden Lamellen entsprechend geformte Lamellen des Verschließglieds treten. Durch die Anordnung der Stelleinrichtung sind nur relativ geringe Schwenkwinkel möglich, überdies übt die Luftströmung von Zuluft- und Ab­ luftstrom sich addierende Drehmomente auf das Ver­ schließglied aus, so daß nicht nur aufgrund der La­ mellenstruktur ein komplizierten Aufbau vorliegt, sondern auch eine Störanfälligkeit besteht. Da die Lamellenstruktur relativ viel Raum einnimmt, bleibt nur noch ein relativ kleiner effektiv nutzbarer Querschnitt zur Verfügung, so daß nicht immer sichergestellt ist, daß der zu belüftende Raum hin­ reichend versorgt wird.

Aus der US-PS 13 95 938 ist eine Belüftungs- und Heizeinrichtung für Räume bekannt, bei der mit einem Ventilator aus dem Raum Luft abgesaugt und über eine Öffnung wieder zugeführt wird. Dabei kann mittels der Heizrohre eine Erwärmung vorgenommen und zusätzlich Frischluft zugeführt werden. Diese Ein­ richtung weist in Kanälen installierte Stellklappen auf, die auf zueinander parallel angeordneten Wellen sitzen und mittels einer Betätigungsvorrichtung verstellbar sind. Die Kanäle besitzen rechteckförmigen Querschnitt.

Aus der US-PS 28 36 191 geht eine Klappenanordnung hervor, wobei die im Grundgriß rechteckförmigen Klappen über ein Gestänge gegenläufig verschwenkt werden können.

Der Katalog 75-MB der Firma Anemostat Products Division, 1975, Deckblatt und Seiten 29A, 29B zeigt eine Luftverteilereinrichtung mit im Querschnitt kreis­ förmigen Anschlußrohren mit kreisförmigen Luftklappen.

Aus dem Katalog der Firma Barber Colman, 1976, Seiten H13 und H14 geht eine Luftverteilereinrichtung mit im Querschnitt kreisförmigen Anschlußstutzen hervor.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Steuervorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art da­ hingehend zu verbessern, daß bei baulich einfacher und betriebssicherer Ausbildung der Lufthaushalt in dem be­ treffenden Raum bzw. der Raumzone verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Kenn­ zeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Diese Steuervorrichtung eignet sich als Bauelement für lufttechnische Anlagen von Gebäuden oder dergl., ins­ besondere auch für Klimaanlagen. Sie ist baulich einfach und betriebssicher. Für die synchrone und gleichsinnige Steuerung der beiden Drosselklappen benötigt sie nur einen einzigen Stellmotor, bei welchem es sich vor­ zugsweise um einen pneumatischen, ggfs. aber auch um einen hydraulischen, elektrischen oder sonstigen Stell­ motor handeln kann. Der Stellmotor kann in manchen Fällen von Hand gesteuert werden, doch ist normalerweise seine Steuerung durch einen Regler besonders vorteilhaft, für welchen Regler diese Steuervorrichtung dann als Stellglied zur Beeinflussung des von dem Regler gemäß einem Sollwert geregelten Istwertes dient. Bei dem Regler kann es sich bspw. um einen Thermostaten für die oder eine Raumtemperatur oder einen Pressostaten für die Regelung eines bestimmten Druckes oder einer Druckdifferenz handeln.

Indem der Zuluftvolumenstrom und der Abluftvolumenstrom synchron und gleichsinnig durch die Steuervorrichtung verstellt werden, ist es ohne weiteres möglich und vorteilhaft, einem Raum mehrere derartige Steuer­ vorrichtungen zuzuordnen.

Die Steuervorrichtung kann in dem Raum selbst angeord­ net werden und/oder in Begrenzungen dieses Raumes oder zwischen Massivdeck und abgehängter Zwischendecke dieses Raumes oder sie kann außerhalb des Raumes in Zuluft- und Abluftleitungen, die zu dem betreffenden Raum führen bzw. von ihm kommen, zwischengeschaltet werden. Bevorzugt kann diese Steuervorrichtung als Baueinheit ausgebildet sein.

Diese Steuervorrichtung ist auch hervorragend dafür geeignet, in einem Raum nur eine beschränkte Zone in ihrer Temperatur zu beeinflussen, vorzugsweise ihre Temperatur in Verbindung mit einem Temperaturregler zu regeln. Man kann dann mindestens einer anderen Zone desselben Raumes mindestens eine weitere solche Steuervorrichtung zur Beeinflussung von deren Temperatur zuordnen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß in einem Büroraum jedem Schreibtisch oder sonstigen Arbeitsplatz oder kleinen Gruppen von Schreibtischen oder Arbeitsplätzen je eine eigene neuartige Steuer­ vorrichtung zugeordnet ist, die die Temperatur der ihr zugeordneten Zone individuell zu verstellen bzw. zu regeln gestattet.

Auch läßt sich die neuartige Steuervorrichtung nach­ träglich in bereits vorhandene lufttechnische Anlagen und Geräte einbauen oder anbauen.

Da diese Steuervorrichtung den sie durchströmenden Zuluftvolumenstrom und Abluftvolumenstrom gleichsinnig und synchron zu verstellen ermöglicht, ist der Luft­ haushalt zwischen Zuluftvolumenstrom und Abluftvolumen­ strom mit Sicherheit stets ausgeglichen, auch wenn in zwei benachbarten Zonen des betreffenden Raumes, denen gesonderte Steuervorrichtungen für die Zuluft und Abluft zugeordnet sind, sehr unterschiedliche Kühl- oder Heizleistungen auftreten sollten. Unter solchen Zonen eines Raumes sind nicht nur gegeneinander abgeschottete Raumbereiche verstanden, sondern Raumzonen, die luftmäßig offen ineinander übergehen und in denen dennoch unterschiedliche physikalische Bedingungen vorliegen sollen, die insbeson­ dere auf unterschiedliche Temperaturen oder auf unterschiedliches Klima geregelt werden sollen.

Bei lufttechnischen Anlagen, bei denen mittels erfin­ dungsgemäßer Steuervorrichtungen jeweils mehrere Zonen in einem Raum gemeinsam geregelt werden, lassen sich auch nach Fertigstellung des Gebäudes oder dergl., bspw. eines Bürogebäudes, Fabrikationsgebäudes oder dergl., bei nachträglicher Verstellung von Trennwänden die Zonen, in denen die neuartigen Steuervorrichtungen die Temperaturen beeinflussen, sehr einfach entsprechend dem neuen Verlauf der Trennwände neu zu gemeinsam geregelten Zonen zusammenfassen, ohne daß man sich Gedanken über den Lufthaushalt zu machen braucht.

Die neuartige Steuervorrichtung arbeitet auch sehr wirtschaftlich, da bei voll offenen Drosselklappen und bei 100% Zuluftvolumenstrom und entsprechend 100% Abluftvolumenstrom der Druckabfall dieser beiden Volumen­ ströme in den Rohren im Bereich der Drosselklappen sehr gering ist und ohne weiteres kleiner als 10 Pa gehalten werden kann.

Bevorzugt kann der Stellmotor der Steuervorrichtung ein pneumatischer Motor sein, besonders zweckmäßig eine Kolben-Zylinder-Einheit, deren Kolben in einer Richtung federbelastet und in der anderen Richtung durch einen von einem zugeordneten Regler oder auf sonstige Weise erzeugten Steuerluftdruck beaufschlagt ist. Ein solcher pneumatischer Stellmotor erzeugt große Stellkräfte, arbeitet äußerst betriebssicher und ist kostengünstig.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine gebrochene Draufsicht auf eine Klimaleuchte, welche eine erfindungsgemäße Steuervor­ richtung zur synchronen, gleichsinnigen Steuerung des die Klimaleuchte durchsetzenden Abluftvolumenstromes und eines Zuluftvolumen­ stromes aufweist,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Klimaleuchte nach Fig. 1, wobei der Stellmotor jedoch nicht ge­ schnitten ist,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Klimaleuchte nach Fig. 1, gesehen entlang der Schnitt­ linie 3-3 der Fig. 1, mit geänderter Stellung der Drosselklappen,

Fig. 4 eine Einzelheit der Fig. 2 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 eine Einzelheit der Fig. 3, ebenfalls in vergrößerter Darstellung.

Die in den Fig. 1-3 dargestellte Klimaleuchte 10 weist ein übliches quaderförmiges, untenseitig offenes Gehäuse 11 auf, in welchem zwei Leuchtstofflampen 12 sich in seiner Längsrichtung parallel nebeneinander erstreckend angeordnet sind. Zwischen den beiden Lampen 12 erstreckt sich eine reflektierende, im Querschnitt V-förmige Längszwischenwand 13 und in der untenseitigen Lichtaustrittsöffnung dieses Leuchtengehäuses ist ein übliches Raster 15 angeordnet. Gegenüber der einen Längsseite des Leuchtengehäuses 11 erstreckt sich ein mit ihm fest verbundener Zuluftkasten 14 des aus Fig. 3 ersichtlichen Querschnittes, in welchem untenseitig ein oder mehrere kreiszylindrische, von Blasluftschlitzen durchdrungene Blaselemente 16 um ihre horizontalen Längsachsen drehbar gelagert angeordnet sind, welche die Zuluft nach unten in durch Drehen dieses Blaselementes verstellbarer Winkelrichtung ausblasen. Falls erwünscht, kann auch entlang der anderen Längsseite des Leuchten­ gehäuses 11 ein entsprechender Zuluftkasten angeordnet sein.

In der ebenen Decke 17 des Leuchtengehäuses ist mittig eine Abluftaustrittsöffnung angeordnet, an welche über einen flexiblen Faltenschlauch 19 das gerade, kreiszylindrische Abluftrohr 20 einer als Baueinheit ausgebildeten Steuervorrichtung 21 gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist, welche Steuervorrichtung 21 mit dieser Klimaleuchte 10 integriert ist, indem sie an der Decke 17 des Leuchtengehäuses fest angeordnet ist und so ein Teil dieser Klimaleuchte bildet.

Diese Steuervorrichtung 21 weist außer dem Abluft­ rohr 20 ein zu diesem Abluftrohr paralleles, vorzugsweise gleich großes und gleich gestaltetes Zuluftrohr 22 auf, das über einen biegsamen Faltenschlauch 23 an die in Fig. 2 bei abgenommenem Faltenschlauch 23 dargestellte Lufteintrittsöffnung des Zuluftkastens 14 zwecks Zuführung der Zuluft angeschlossen ist. Diese Öffnung 24 befindet sich in der Nähe der Decke des Zuluftkastens 14 und damit im Abstand oberhalb des Blaselementes 16.

In jedem der beiden Rohre 20, 22 ist je eine Drossel­ klappe 25, 25′ schwenkbar angeordnet, wobei beide Drosselklappen 25, 25′ gleich ausgebildet und auf einer gemeinsamen Welle 26 mit ihren Ebenen miteinander fluchtend angeordnet sind, so daß beide Drosselklappen 25, 25′ stets synchron miteinander gedreht werden und damit jeweils genau gleiche Drosselstellungen einnehmen und so sowohl der Zuluftvolumenstrom als auch der Abluftvolumenstrom, welche mittels dieser Steuer­ vorrichtung 21 gesteuert werden, jeweils genau gleich gedrosselt sind. Die Welle 26 ist in in den Wandungen der Rohre 20, 22 angeordneten Lagern drehbar gelagert und mittels eines pneumatischen Stellmotors, der als Kolben-Zylinder-Einheit 27 ausgebildet ist, zwischen der Absperrstellung der beiden Drosselklappen 25, 25′ und deren maximaler Offenstellung (welche in Fig. 3 dargestellt ist) drehbar. In den maximalen Offenstellungen der Drosselklappen 25, 25′ erstrecken sich die sie bil­ denden beiden dünnen Scheiben in der Längsachse des jeweils zugeordneten Rohres 20, 22. In den Absperr­ stellungen befinden sich diese Drosselklappen 25, 25′ in den in Fig. 1 gestrichelt angedeuteten Stellungen, in denen sie das jeweils zugeordnete Rohr 20, 22 absperren. Diese Drosselklappen 25, 25′ haben elliptische Umfänge, so daß sie nicht ganz bis in zur Längsachse des zuge­ ordneten Rohres 20, 22 senkrechter Richtung verstellt werden können, sondern bereits etwas vorher an der Wandung des betreffenden Rohres dieses Rohr ganz oder nahezu absperrend zur Anlage kommen, wodurch auf einfache Weise der Gefahr, daß sich diese Drossel­ klappen innerhalb der Rohre verklemmen könnten, begegnet wird.

Der Steuerdruck der Steuerluft, mit welcher der Stell­ motor 27 beaufschlagt wird, kann bspw. von einem nicht dargestellten Raumthermostaten erzeugt werden, so daß diese Steuervorrichtung 21 den Zuluftvolumenstrom und den Abluftvolumenstrom jeweils so verstellt, daß durch den Raumthermostaten in der ihr zugeordneten Raumzone, d. h. in der Raumzone, in die sie die Zuluft ausbläst und aus der sie Abluft empfängt, die von ihm geregelte Raumtemperatur durch jeweils gleichsinnige Verstellung dieses Zuluft- und Abluftvolumenstromes aufrechterhalten wird. Anstatt der Temperaturregelung kann diese Steuervorrichtung in Verbindung mit einem anderen Regler auch der Regelung einer anderen physika­ lischen Größe dienen, die durch die Steuerung des Zuluft­ volumenstromes bzw. Abluftvolumenstromes beeinflußbar ist.

Indem die beiden Rohre 20, 22 genau gleich ausgebildet sind und die in ihnen befindlichen Drosselklappen jeweils gleiche Winkelstellungen zu den Längsachsen dieser Rohre einnehmen, d. h. jeweils genau gleiche Drossel­ stellungen einnehmen, ist der Lufthaushalt zwischen Zuluftvolumenstrom und Abluftvolumenstrom in dem betreffenden Raum bzw. in der betreffenden Raumzone dieses Raumes mit Sicherheit stets ausgeglichen.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 21 nicht an eine Klimaleuchte angebaut, sondern ihr Zuluftrohr 22 mündet frei in den betreffenden Raum aus und desgleichen beginnt das Abluftrohr 20 in dem betreffenden Gebäuderaum frei. Bei anderen nicht dargestellten Varianten ist das Zuluftrohr an einen separaten Zuluftverteiler oder dergl. ange­ schlossen, der die Zuluft in den betreffenden Gebäude­ raum ausbläst und das Abluftrohr ist an eine Abluft­ öffnung des betreffenden Raumes angeschlossen, wobei vorzugsweise der Zuluftverteiler und die Abluftöffnung nahe beieinander angeordnet sein können.

Obwohl die die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung ganz besonders vorteilhaft ist in Verbindung mit der Belüftung des Raumes, innerhalb welchem mehrere oder viele Zonen unterschiedlicher Temperaturen oder sonstiger unterschiedlicher physika­ lischer Kenngrößen durch erfindungsgemäße Steuervor­ richtungen aufrechterhalten werden sollen, kann sie mit Vorteil auch einem Raum zuge­ ordnet werden, in welchem nur eine Temperatur ge­ steuert oder geregelt wird oder wo sie nur die Belüftung steuert. Auch muß der von der Steuervorrichtung gesteuerte Zuluftvolumen­ strom und der von ihr gesteuerte Abluftvolumenstrom nicht notwendig nahe nebeneinander in den Raum einströmen bzw. aus diesem Raum ausströmen. So kann an mindestens eines der beiden Rohre (wie 20, 22) dieser Steuervorrichtung eine Verlängerungsleitung angeschlossen sein, die zu einem weiter entfernten Zuluftauslaß bzw. Ablufteinlaß führt.

Auch ist es möglich, daß an das Zuluftrohr (Zuluftkanal) dieser Steuervorrichtung mehrere Zuluftauslässe über Abzweig­ leitungen angeschlossen werden bzw. daß an das Abluftrohr (Abluftkanal) dieser Steuervorrichtung mehrere, strom­ aufwärts von ihm befindliche Abluftöffnungen des betreffenden Raumes über entsprechende Zweigleitungen angeschlossen werden.

Zu der Zeichnung sei noch erwähnt, daß die dargestellte Verbindungslasche 30, die die Kolbenstange 31 des Stell­ motors 27 mit der Welle 26 der Drosselklappen 25, 25′ verbindet, so lang ist, daß sich, bezogen auf den von einem nicht dargestellten Regler gelieferten, den Kolben des Stell­ motors 27 beaufschlagenden Steuerdruck, ein nahezu lineares Regelverhalten ergibt. Diese Lasche 30 ist mit ihrem einen Ende an der Welle 26 befestigt und ihr anderes Ende an das freie Ende der Kolbenstange 31 drehbar angelenkt. Das von dieser Lasche 30 abgewendete Stirnende des Zylinders 33 des Stellmotors 27 trägt einen fest an ihm angeordneten Ansatz 34, welcher drehbar in einem stationären Haltewinkel 36 gelagert ist, der an einem stangenartigen Querträger 35 befestigt ist, welcher fest auf den beiden Rohren 20, 22 angeordnet ist. Ferner ist untenseitig an den Rohren 20, 22 ein starrer Haltebügel 39 befestigt, von welchem aus sich eine Lasche 40 zwischen die beiden Rohre 20, 22 an ihnen anliegend erstreckt. Der Haltebügel 39 ist auf das Leuchtengehäuse 11 aufgesetzt und befestigt und hält die Steuervorrichtung 21 an dem Leuchtengehäuse 11. Auf diese Weise bilden der Stellmotor 27 und die beiden Rohre 20, 22 mit den Drosselklappen und der Welle 26 eine Baueinheit 21, welche auf die Decke 17 des Leuchtengehäu­ ses 11 aufgesetzt und auf ihr gehalten ist.

Claims (4)

1. Steuervorrichtung für eine lufttechnische Variabel-Volumenstrom-Anlage zur Steuerung von in einen dem Aufenthalt von Personen dienenden Raum oder eine Raumzone einzublasender Zuluft und aus diesem Raum oder der Raumzone abzuführender Abluft, mit einem Zuluftkanal und einem Abluftkanal, die parallel neben­ einander angeordnet sind und je eine Drosseleinrich­ tung für variable Drosselung der Zuluftströmung be­ ziehungsweise Abluftströmung enthalten und wobei beide Drosseleinrichtungen mittels einer einzigen Stellein­ richtung gemeinsam synchron und gleichsinnig zueinander winkelverstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuluftkanal (22) und Abluftkanal (20) kreisrunde Querschnitte haben und daß zwei, im wesentlichen ebene, je einen elliptischen Umfangsrand aufweisende, die Drosseleinrichtungen bildende Drosselklappen (25, 25′) auf einer gemeinsamen, drehbar gelagerten Welle (26) angeordnet sind, welche durch einen die Stellein­ richtung bildenden Stellmotor (27) gedreht werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zuluftkanal (22) und der Abluftkanal (20) in den die Drosselklappen (25, 25′) enthaltende Be­ reichen gleich große lichte Querschnitte aufweisen.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuluftkanal und der Abluftkanal als gesonderte, gerade Rohre ausgebildet sind (20, 22).

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Bau­ einheit (21) ausgebildet ist.