DE3016523A1

DE3016523A1 - Verfahren zum regeln einer lueftungs- oder klimaanlage

Info

Publication number: DE3016523A1
Application number: DE19803016523
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Saur; Urs Winkelmann
Original assignee: Elektrowatt AG
Current assignee: Siemens Building Technologies AG
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1980-04-29
Publication date: 1980-12-11
Also published as: GB2052808A; DE3016523C2; SE8003559L; GB2052808B; CH638293A5; SE455881B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Lüftungs-oder Klimaanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrene.

Ein solches Verfahren dient insbesondere zur Regelung der Raumtemperatur als Regelgrösse durch Verändern der Luftmenge der dem Raum zugeführten Zuluft. Beispielsweise weist die Zuluft eine konstante, zum Kühlen des Raumes geeignete Temperatur auf, während zur Erwärmung des Raumes gegebenenfalls eine Grundlastheizung in Form einer Radiatorenheizung vorhanden ist.

Steigt die Raumtemperatur, beispielsweise durch Fremdwärme, welche durch die Abgabe von Körperwärme bei einer grösseren Ansammlung von Personen verursacht werden kann, dann wird die Luftmenge der Zuluft in Abhängigkeit von der Raumtemperatur erhöht. Eine solche Art der Regelung ist z.B. für Hörsäle, Versammlungsräume: und Kaufhäuser geeignet, da mit der erhöhten Kühlleistung auch eine star-

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kere Durchlüftung verbunden ist. Andererseits wird bei geringem Kühlbedarf die Luftmenge gedrosselt und dabei zusätzlich Energie gespart.

Der Lüftungstechniker bestimmt bei der Bemessung der Lüftungs-oder Klimaanlage einerseits die minimale Luftmenge, welche aus hygienischen Gründen nicht unterschritten werden darf, und andererseits die maximale Luftmenge, welche aus Komfortgründen nicht überschritten werden darf, da bei zu grosser Luftmenge infolge zu höher Lufteintrittsgeschwindigkeit Zugerscheinungen im Raum auftreten würden. Die momentan benötigte Luftmenge zwischen diesen beiden Grenzwerten wird durch einen Temperaturregler bestimmt, dessen Aüsgangssignal als Führungsgrösse auf einen Luftmengenregier geschaltet ist, welcher die Luftmenge in Abhängigkeit von der gemessenen Raumtemperatur verändert.

Ein bekannter· Luftmengenregler dieser Art besitzt je ein Einstellelement für die Begrenzung der minimalen und der maximalen Luftmenge. Da der vom Luftmengenregler erfassbare Bereich der Luftmenge, welche mit einem entsprechenden Fühler gemessen wird,. im allgemeinen grosser ist als der jeweils erforderliche Maximalgrenzwert, wird nur. ein Teil dieses Bereiches für die Regelung benötigt. Nachteilig ist bei einem solchen Regler, dass sich je nach Einstellung der beiden Grenzwerte ein unterschiedlich grosses Proportionalband ergibt. Ist das Proportionalband grosser als erforderlich, ergibt sich je nach Lastzustand der Anlage eine unnötig grösse Regelabweichung vom eingestellten Sollwert

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und damit eine Einbusse an Komfort. Ist das Proportionalband hingegen zu klein, dann ist die erforderliche Regelstabilität nicht mehr gewährleistet, wodurch die Regelung zum Pendeln neigt. Es ist zwar möglich, das Proportionalband auf die eingestellten Grenzwerte abzustimmen, jedoch ist dies nur durch entsprechende Berechnung durch den Fachmann oder durch empirische Ermittlung möglich. Daher kann ein solches Gerät als kundenunfreundlich bezeichnet werden.

. .

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben., welches ohne komplizierte Einstellung eine optimale und stabile Regelung gewährleistet. ■"■_.-."

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im ■ kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist.durch den Anspruch 4. gekennzeichnet.

:

Bei einer solchen Lösung kann das üblicherweise erförderliche Proportionalband bereits werkseitig eingestellt werden, so dass eine Einstellung in der Anlage nicht mehr erforderlich ist, auch wenn die Grenzwerte nachträglich verstellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel des .Erfindungsgegenstandes soll nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben werden.

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Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema eines Regelkreises, Fig. 2 ein Diagramm des Proportionalbandes und

Fig. 3 ein weiteres Diagramm des Proportionalbandes .

Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, dass einem Vergleicher 10 eines Hauptregelkreises über eine Leitung 12 ein Sollwert X der an einem nicht dargestellten Sollwertgeber eingestellten Raumtemperatur zugeführt wird. Ferner wird dem Vergleicher 10 über eine Leitung 14 ein Signal eines Tempe-

15. ratur-Istwertes von einem Raumtemperaturfühler 16 zugeführt. Das Ausgangssignal des Vergleichers 10, welches der Differenz zwischen dem Sollwert X, und dem Istwert ent-

spricht, wird über eine Leitung 18 einem ersten Verstärker 20 zugeführt. Das verstärkte Ausgangssignal· des Verstärkers 20 wird über eine Leitung 22 als FührungsgrÖsse einem zweiten Vergleicher 24 für einen Hilfsregelkreis zugeführt. Dem zweiten Vergleicher 24 wird ferner über eine Leitung 26 das Signal des Luftmengen-Istwertes eines Luftmengenoder Luftgeschwindigkeitsfühlers 28 zugeführt.

.

Das Ausgangssignal des zweiten Vergleichers 24 gelangt über eine Leitung 30 auf den Eingang eines Begrenzers 32. Der Begrenzer 32 weist ein Einstellelement 34 für einen

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Minimalgrenzwert und ein weiteres Einstellelement 36 für einen Maximalgrenzwert auf. Ueber Anschlüsse 38 und 40 lassen sich durch eine Zwangssteuerung die an den Einstellelementen 34 bzw. 36 eingestellten Grenzwerte unter- bzw. überschreiten.

Das Ausgangssignal, des Begrenzers 32 wird über eine LeI-•tung 42 einem zweiten Verstärker 44 zugeführt und dient nach seiner Verstärkung als Stellsignal, welches über eine Leitung 46 einem Stellglied 48 zugeführt wird. Anstelle nur eines können dem Stellglied 48 auch weitere Stellglieder paralielgeschaltet sein, welche gemeinsam die dem zu belüftenden oder zu klimatisierenden Raum zugeführte Luftmenge beeinflussen- Die pro Zeiteinheit strömende Luftmenge bzw. die entsprechende Luftgeschwindigkeit wird durch den bereits erwähnten Luftmengenfühler 28 gemessen. Mit 50 ist die dem Luftmengen-Regelkreis zugeordnete erste Regelstrecke, bezeichnet.

Die dem Temperaturregelkeis zugeordnete zweite Regelstrekke ist mit 52 bezeichnet. Die zweite Regelstrecke 52 erstreckt sich.bis zu dem bereits erwähnten Raumtemperaturfühler 16. ."■■■■

Der der Temperaturregelung zugeordnete Hauptregelkreis umfasst die Elemente 10, 18, 20, 22, 24, 30, 32, 42, 44, 46, 50, 28, 52, 16 und 14. ■

Der der Luftmengen-Regelung zugeordnete Hilfsregelkreis

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ist im Hauptregelkreis integriert und umfasst die Elemente 24, 30, 32, 42, 44, 46, 50, 28 und 26.

Es ist aus dieser Darstellung ersichtlich, dass der Hauptregelkreis sowie der Hilfsregelkreis geschlossene Regelkreise sind.

In der Fig. 2 ist durch die Abszisse die Raumtemperatur t dargestellt. Die Luftmenge Q ist auf der Ordinate zwischen Q_n und Q,_nn„ aufgetragen. Zwischen den Werten O und 100%' sind der Minimalgrenzwert Q . und der Maximalgrenzwert Q dargestellt, welche an den Einstellelementen 34 und

max

36 des Begrenzers 32 (Pig. I) einstellbar sind.

Mit X ist der Sollwert für die Temperaturregelung auf der Abszisse angegeben, welcher auf den Vergleicher 10 (Fig. 1) des Hauptregelkreises geschaltet ist. Mit X ist das Proportionalband bezeichnet,, welches im angegebenen Ausführungsbeispiel symmetrisch zum Sollwert X liegt. Das Proportionalband X erstreckt sich in seiner Breite über einen vorgegebenen Bereich der Temperaturskala t. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, dass das Proportionalband X zwischen der Luftmenge Q und Q,_nna. sowie zwischen den Grenz-

U JL U U ti

werten Q . und Q stets die gleiche Breite auf der Tem-

min max *

peraturskala t einnimmt. Um diese Forderung zu erfüllen, ist es erforderlich, dass das Proportionalband X seine Neigung verändern muss, wenn es unabhängig von der Einstellung der Grenzwerte Q und Q gleich breit bleiben soll. Diese Forderung lässt sich gemäss der vorliegenden

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Erfindung erfüllen.

. In der Fig. 3 ist gegenüber der Darstellung nach der Fig. 2 zusätzlich ein Proportionalband X dargestellt, welches

p2

einer Anordnung entspricht, bei welchem die Neigung des Proportionalfcandes nur.beim Verstellen des oberen Grenzwertes Q verändert wird. Eine Verstellung des unteren max

Grenzwertes Q . beeinflusst die Neigung des Proportionalniin

bandes hingegen nicht.
Da als minimale Luftmenge immer ein möglichst kleiner Teil gewählt wird, genügt es,- wenn das Proportionalband X nur

beim Verstellen des oberen Grenzwertes Q beeinflusst

max

wird. Die Abweichung zwischen dem gesamten Proportionalband X und dem wirksamen Proportionalband X - ist im P p2

allgemeinen kleiner als 25%, so dass keine ünstabilitäten bei der Regelung auftreten, bzw.. diese noch beherrscht werden können.

Aus den Fig. 2 und 3 ist die Charakteristik des gesamten in der Fig. 1 dargestellten Regelkreises ersichtlich. Weicht die gemessene Raumtemperatur t vom Sollwert X, ab,

dann verstellt.der Regler die Luftmenge Q zwischen den Grenzwerten Q . und Q entsprechend dem dargestellten Proportionalband X .bzw. X _. Werden die Grenzwerte Q .

p p2 . ■ mm _

oder Q durch Ansteuerung des Begrenzers 32 über die An-.Schlüsse 38 oder 40 unter-bzw. überschritten, dann kann der Regler die Luftmenge je nach Aufgabe entweder auf Q

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oder bis auf Q_10n- verstellen. Die Luftmenge Q wird dann gewählt, wenn der zu belüftende oder zu klimatisierende Raum nicht besetzt ist oder wenn ein Fenster oder eine Tür zwecks Lüftung geöffnet wird. Zu diesem Zweck kann an der Tür oder am Fenster ein elektrischer Kontakt angeord-,

i net sein, welcher auf den Regler einwirkt. Die volle Luft*- menge Q_inna kann dann eingestellt werden, beispielsweise an einem Handschalter, wenn ein Versammlungsraum während einer Pause mit der grössten zur Verfügung stehenden Luftmenge belüftet werden soll (Stosslüftung).

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE DR. KADOR & DR. KLUNKER

K 12 943/7L .. 29. April 1980 301

Elektrowatt AG
Bellerivestraße 36

CH-8008 ZÜRICH/Schweiz

Verfahren zum Regeln einer Lüftungs- oder Klimaanlage

PATENTANSPRUECHE

1.) Verfahren zum Regeln einer Lüftungs- oder Klimaanlage, bei dem ein Signal eines Hauptregelkreises als Führungsgrösse einem Luftmengen-Hilfsregelkreis zugeführt wird, um die dem zu belüftenden bzw. zu klimatisierenden Raum zugeführte Luftmenge der Zuluft proportional in Abhängigkeit von der Regelgrösse des Hauptregelkreises zu beinflussen, wobei für die zugeführte Luftmenge ein unterer und ein oberer Grenzwert vorgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage zumindest der dem oberen vorgewählten Grenzwert (Q ) zugeordnete Seite des Promax

portionalbandes (X ) unabhängig vom oberen vorgewählten

P
Grenzwert eingehalten wird.

%-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelgrösse des Hauptregelkreises die Temperatur des zu belüftenden bzw. zu klimatisierenden Raumes ist.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Raum zugeführte Zuluft Kühlluft ist, und die . Lüftmenge bei steigender Raumtemperatur erhöht wird.

4* Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptregelkreis einen ersten Vergleicher (10) aufweist, auf welchen das Signal des vorgewählten Temperatursollwertes (X ) und dasjenige des von einem Temperaturfühler (16). gemessenen Istwertes der zu regelnden Raumtemperatur geschaltet sind, dass der Ausgang des.ersten Vergleichers (10) mit dem ersten Eingang eines zweiten Vergleichers (24) des Luftmengen-Hilfsregelkreises verbunden ist, auf welchen über seinen zweiten Eingang das Signal des Istwertes der von einem Luftmengen- bzw. Luftgeschwindigkeitsfühler (28) gemessenen Luftmenge geschaltet ist, dass der Ausgang des zweiten Vergleichers (24). Über einen Begrenzer (32) mit einem Stellglied (48) zur Verstellung der dem Raum zugeführten Luftmenge verbunden ist und dass der Begrenzer

(32) Einstellelemente (34, 36) für den unteren (Q . ) und

mm

den oberen Grenzwert (Q ) aufweist, wobei mindestens

max

das Einstellelement (36) für den oberen Grenzwert (Q )

max

mit den Schaltungselementen zur Bestimmung des Proportionalbandes (X ) verbunden ist, um bei einer Verstellung

P-dieses Grenzwertes die Lage der dem oberen Grenzwert

(Q ) zugeordneten Seite des Proportionalbandes (X ) unmax . · ρ ,

abhängig vom oberen, vorgewählten Grenzwert (Q ) beizu^- behalten.

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5. . Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Ueberbrückungselemente vorgesehen sind, um den einen und/oder den anderen an den Einstellelementen (34 bzw. 36) eingestellten Grenzwert (Q . bzw. Q ) unter- bzw. über-

min max

schreiten zu können.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass üeberbrückungseleiaente mit Anschlüssen (38, 40) verbunden sind, um durch ausserhalb des Regelkreises liegende Steuerschalter gesteuert zu werden.

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