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Durch Versuche ist festgestellt worden, daß die von der Primärluft
durch den Sekundärluftschlitz angesaugte Raumluft in guter Näherung die Temperatur
der Raumluft im Aufenthaltsbereich der Hörer besitzt, und daß diese Temperatur richtig
erfaßt wird, wenn die Temperaturfühler in den Sekundärluftschlitzen gegen die sie
umgebenden Schlitzwände isoliert werden; bei einer thermischen Isolation der Temperaturfühler
kann daher die versteckte Anordnung im Ansaugschlitz für die Sekundärluft beibehalten
werden. Eine geeignete, am besten aufgrund von Versuchen ermittelte Verteilung der
Temperaturfühler, die vorteilhafterweise mindestens an 10% der von der Klimaanlage
erfaßten Sitze über die bestuhlte Fläche verteilt vorzusehen sind, gewährleistet
eine möglichst genaue Erfassung der Raumtemperatur auch bei Teilbelegungen über
den
ganzen Flächenbereich. Bei hohen Komfort-Ansprüchen gelangen
die Meßwerte der Temperaturfühler auf ein Gerät zur Bildung eines - arithmetischen
oder gewichteten - Mittelwertes, der dann als Sollwert für die Steuerung des Volumenstromes
und der Temperatur der zugeführten Primärluft dient. Ausgehend von hohen, jedoch
sinkenden Raumtemperaturen wird dabei zunächst von einer vorgewählten Raumtemperatur
ab der Primärluft-Volumenstrom mit abnehmendem Wert des Mittelwerts der gemessenen
Raumtemperatur stetig auf einen Mindestwert verringert. Die Primärluft dieses zu
verringernden Volumenstromes hat dabei die - zur Vermeidung von als unangenehm empfundenen
Zugerscheinungen - notwendige Mindesttemperatur. Aufgrund des verringerten Volumenstromes
ist es dabei häufig möglich - bei minimalem Primärluftvolumen -, die Primärlufttemperatur
auf 18"C abzusenken, was ein zusätzlicher Vorteil der neuen Anlage ist.
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Ist der minimale Volumenstrom der Primärluft, der beispielsweise
etwa 30% der Maximalluftrr-nge beträgt, und bestimmt ist durch die Anzahl der pro
Zeiteinheit - für eine ausreichende Frischluftversorgung der Insassen bzw. eine
ausreichende Durchspülung des Raumes - notwendigen Luftwechsel, erreicht, so wird
bei weiter sinkender Raumtemperatur die Primärlufttemperatur stetig bis zu einem
Höchstwert erhöht.
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Verzichtet man auf einen maximalen Komfort, so ist es auch möglich,
statt der Mittelwertbildung eine Extremwertauswahl aus den Meßwerten der einzelnen
oder einer Gruppe von Temperaturfühlern vorzunehmen, wobei diese Extremwertauswahl
- unter Wahrung zulässiger Raumklimabedingungen im Aufenthaltsbereich der Rauminsassen
- nach dem Gesichtspunkt möglichst großer Energieeinsparung erfolgt.
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Diese wird vor allem durch die Reduzierung der bei Teilbelegung im
allgemeinen zu großen Primärluftmenge erreicht; dabei hat es sich als zweckmäßig
herausgestellt, wenn die Einwirkung auf den Volumenstrom über drehzahlgesteuerte
Motoren für den Antrieb des Raumluft- und des Abluftventilators erfolgt. Andere
Möglichkeiten für die geregelte Einwirkung auf den Primärluft-Volumenstrom - und
als Folge auf den Abluftstrom - bestehen in einer Drosselregelung mit Hilfe einer
Drosselklappe oder in einer Schaufelverstellung der Lauf- oder Leitschaufeln der
Ventilatoren.
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Um neben der Mittelwertbildung durch in verschiedenen hintereinander
liegenden Sitzreihen angeordnete Temperaturfühler auch eine Mittelung über eine
Reihe zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Temperaturfühler aus Kapillarrohren
bestehen, die horizontal angeordnet sind und dadurch den Temperatur-Mittelwert über
mindestens einen Teil einer horizontalen Sitzreihe erfassen.
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Bei großen Hörsälen läßt sich eine noch weitergehende Annäherung
an Teilbelegen erreichen, wenn die Temperaturfühler in einzelne, voneinander unabhängige
Gruppen zusammengefaßt sind, von denen jede eine individuelle Aufbereitung einer
Teilmenge der Primärluft beeinflußt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt in einer Art Schaltbild eine Steuereinrichtung für
eine Anlage gemäß der Erfindung; Fig. 2 ist ein - etwa in der vertikalen Mittelebene
eines Sitzes verlaufender - Querschnitt durch einen Pulttisch einer horizontalen
Sitzreihe.
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Die bestuhlte Fläche eines Hörsaales 1 ist in Fig. 1 durch einen
nach links ansteigenden Boden 2 dargestellt; der so entstehende Hohlraum 3 bildet
eine Primärluftkammer, die als Verteilsystem für die Verteilung der aufbereiteten
Primärluft dient. Der Weg der Primärluft aus dem Hohlraum 3 in den Aufenthaltsbereich
der Personen wird später im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben.
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Die aufzubereitende, als Primärluft dienende Frischluft wird über
nicht gezeigte Filter und einen Vorwärmer 4 von einem Ventilator 5 angesaugt, der
von einem drehzahlveränderlichen Motor 6 angetrieben wird; mit Hilfe der Drehzahländerung
im Motor 6 wird die beschriebene Veränderung des Volumenstromes vorgenommen. Auf
der Druckseite des Ventilators 5 schließen in Strömungsrichtung ein schalldämpfender
Gleichrichter 7 und ein weiterer Strömungswiderstand, z. B. eine feste Drosselblende
8, oder ein anderes Element zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. des
Volumenstroms, an, ehe die Luft über einen Kühler 9 und einen Nachwärmer 10 als
aufbereitete und temperierte Primärluft in den Hohlraum 3 gelangt. Eine der zu fördernden
Primärluftmenge entsprechende Abluftmenge wird aus dem Deckenbereich 11 des Hörsaales
1 mit Hilfe eines Abluftventilators 12 weggeführt, der ebenfalls von einem drehzahlveränderlichen
Motor 13 angetrieben wird. Saugseitig vor dem Ventilator 12 ist im Strömungsweg
der Abluft ein Gleichrichter 14 bzw. ein anderes Element der Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit
vorgesehen.
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Die Regelung des Vorwärmers 4 für die Frischluft erfolgt durch einen
Regelkreis, in dem ein die Lufttemperatur unmittelbar druckseitig des Ventilators
5 messender Temperaturfühler 16 auf einen Regler 17 wirkt. Im Regler 17 wird der
Meßwert des Temperaturfühlers 16 mit einem fest eingestellten Sollwert verglichen
und bei Abweichungen zwischen Ist- und Sollwert ein Stellsignal auf das Stellglied
18 gegeben, durch das der Durchfluß eines Heizmediums durch den Vorwärmer 4 verändert
wird.
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Der durch den Frischluftstrom hervorgerufene Druckabfall im Gleichrichter
7 dient in einem Differenzdruckfühler 19 zur Bildung eines Signals, das als Sollwertsignal
für den Abluftmengenstrom einem Regler 20 zugeführt wird; in diesem erfolgt ein
Sollwert/Istwert-Vergleich mit einem von einem Differenzdruckfühler 21 kommenden
Signal, das den Istwert für den Abluftmengenstrom als Druckabfall über den Gleichrichter
14 ermittelt. Eventuelle Abweichungen bei diesem Vergleich ergeben ein Ausgangssignal
des Reglers 20, durch das über ein Stellglied 22 die Drehzahl im Motor 13 für den
Antrieb des Abluftventilators 12 und damit dessen Förderleistung oder -menge, bzw.
die Stellung der Ventilatorschaufeln oder einer Drosselklappe, verändert werden.
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Der möglichst genauen Erfassung der Raumtemperatur im Hörsaal 1 dienen
Temperaturfühler 26, von denen in Fig. 1, in verschiedenen horizontalen Sitzreihen
angeordnet, drei dargestellt sind.
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Die Signale dieser Fühler 26 gelangen alle auf ein Gerät 27, in dem,
wie geschildert, entweder eine Mittelwertbildung oder ein Extremwertauswahl erfolgt.
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Das Ausgangssignal des Gerätes 27 gelangt als Sollwertsignal auf zwei,
als PPI-Kaskadenregler ausgebildete Regler 28 und 29, von denen der eine 28 den
Volumenstrom der Frisch- bzw. Primärluft und der andere 29 die Primärlufttemperatur
regelt, ehe diese in den Hohlraum 3 eintritt.
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Der Regler 28 empfängt dabei sein Istwertsignal für
den
Volumenstrom von einem Differenzdruckfühler 32, der z. B. den Druckabfall an der
Drosselblende 8 erfaßt.
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Bei Sollwert/lstwertabweichungen gelangt ein Ausgangssignal des Reglers
28 auf ein Stellglied 33, durch das die Drehzahl des Motors 6 für den Ventilator
5 bzw.
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die Stellung der Ventilatorschaufeln oder einer Drosselklappe verändert
werden.
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Ist der Volumenstrom der Primärluft, wie eingangs geschildert, auf
einen Minimalwert reduziert und wird trotzdem von den Raumlufttemperaturfühlern
26 eine zu tiefe Raumlufttemperatur gemessen, so erfolgt in Sequenz zur Volumenstromregelung
eine Temperaturregelung für die Primärlufttemperatur.
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Der Istwert dieser Temperatur wird ermittelt durch den Fühler 34,
der Im Primärluftstrom nach dem Nachwärmer 10 angeordnet ist. Ein Ausgangssignal
des Reglers 29 gelangt bei der Temperaturregelung auf ein Stellglied 35, durch das
- bei Wärmebedarf trotz der Reduzierung der relativ kühlen, auf etwa 20° temperierten
Primärluft auf ihren minimalen Volumenstrom -die Primärlufttemperatur erhöht wird.
Dabei erfolgt zunächst - bei gesperrtem Heizmitteldurchfluß durch den Nachwärmer
10 - eine Drosselung des Kühlmittelstromes durch den Kühler 9 und nach dessen Sperrung
anschließend eine Freigabe und eine langsame Vergrößerung eines Heizmittelstromes
durch den Nachwärmer 10.
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Alle Einzelteile der geschilderten Regelungen bestehen aus auf dem
Markt erhältlichen, bekannten Bauelementen, beispielsweise für pneumatische oder
elektronische Regelungen; ebenso werden die geforderten Wirkungen »in Sequenz« auf
bekannte Weise -z. B. durch Arbeiten der Regler in unterschiedlichen, aber benachbarten
Druckbereichen bei einem pneumatischen System - verwirklicht.
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Falls erforderlich, kann bei großen Auditorien die Anlage in mehrere
Teilanlagen unterteilt sein, so daß die Anordnung nach F i g. 1 parallel zu weiteren
gleichartigen Anlagen nur zur Klimatisierung eines Teils der bestuhlten Fläche dient.
Alle diese Teilanlagen können dabei unabhängig voneinander arbeiten; es ist jedoch
auch möglich, beispielsweise Vorwärmer, Ventilator und Schalldämpfer für alle Teilanlagen
gemeinsam auszubilden und eine Aufteilung erst vor dem Kühler und Nachwärmer vorzunehmen,
wobei die Volumenstromregelung in jeder Teilanlage beispielsweise über Klappen erfolgen
kann.
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In Fig.2, die ein Beispiel für die Anordnung der Temperaturfühler
26 in einer Sitzreihe zeigt, führt aus dem Hohlraum 3 durch den Boden 2 eine vertikale
Verbindungsleitung 40 in einen unter der Platte 41 des Pulttisches angeordneten
Druckkasten 42 für die Verteilung der aufbereiteten Primärluft in horizontaler Richtung
über einen oder mehrere Sitze.
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Der Druckkasten 42 steht mit einem Gitter 43 mit mehreren Ausströmöffnungen
an der dem zugehörigen Sitz gegenüberliegenden Tischkante in Verbindung. Als Abschluß
eines die - aus Primärluft und von ihr angesaugter Sekundärluft gemischte - Zuluft
(Pfeil 58 in Fig. 2) zu den Ausströmöffnungen des Gitters 43 führenden Kanals 45
dient eine Platte 44, die gegebenenfalls gleichzeitig die Lehne für einen Sitz,
der vor der gezeigten Pultreihe liegenden Sitzreihe bildet.
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Der Druckkasten 42 ist mit den als Tischbeine dienenden Verbindungsleitungen
40 fest verbunden, von denen Durchtrittsöffnungen 46 für die Primärluft in den Innenraum
des Druckkastens 42 führen.
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Zur Abstützung der Platte 41 besitzt der Druckkasten 42 oben eine
verlängerte Stützplatte 47. Zur mechanischen Verstärkung sind zwischen der Platte
47 und dem Druckkasten 42 noch Winkelbleche 48 eingeschweißt.
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An der dem jeweiligen Sitz abgewandten Seite des Druckkastens 42
ist ein über den ganzen Kasten führender waagerechter Schlitz 49 vorgesehen, welcher
die aus dem Druckkasten 42 in den Luftführungskanal 45 strömende Primärluft dosiert.
Zur Erzeugung eines Coanda-Effektes bildet die obere Schlitzbegrenzung 50 einen
aufwärts gerichteten Bogen. Die untere Begrenzung 51 des Schlitzes 49 ist durch
eine Kante des Kastenmantels 52 gegeben. Sie liegt unter der bogenförmigen Schlitzbegrenzung
50, so daß durch die Ausströmöffnungen des Gitters 43 in den Kanal 45 fallende Fremdkörper
nicht in den Druckkasten 42 gelangen.
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Die Primärluft fließt aus dem Druckkasten 42 unter Ausnützung des
Coanda-Effektes der Krümmung des Schlitzes 49 entlang in den Luftkanal 45 und aus
diesem durch die Ausströmöffnungen des Gitters 43 unmittelbar in den Atmungsbereich
der auf den Sitzen niedergelassenen Personen. Durch den Düseneffekt im Bereich des
Schlitzes 49 wird durch den Sekundärluftschlitz 53 des Luftkanals 45 zusätzlich
wärmere Raum-oder Sekundärluft angesaugt, so daß zur Erzeugung eines behaglichen
Mikroklimas im Aufenthaltsbereich der sitzenden Personen die aus Primär- und Sekundärluftanteilen
gemischte Zuluft gelangt.
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Der Temperaturfühler 26 liegt in dem von der Primärluft angesaugten
Raumluftstrom zwischen zwei wärmeisolierenden Streifen 55; diese sind an der Rückseite
der Sitzlehne 44 und an einer den Sekundärluftschlitz 53 verlängernden Leitplatte
56 angebracht, die ihrerseits über Winkelstücke 57 am Boden des Druckkastens 42
gehalten ist.
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Auf diese Weise sind die Temperaturfühler in einem Raumluftstrom
angeordnet, dessen Temperatur von derjenigen im Aufenthaltsbereich der sitzenden
Personen praktisch nicht abweicht; weiterhin sind die Fühler ,unsichtbar« und nur
schwer zugänglich plaziert, so daß die Gefahr von Zerstörungen und Beschädigungen
stark vermindert ist.
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Werden als Temperaturfühler 26 waagerecht angeordnete Kapillarrohre
verwendet, die in horizontaler Richtung eine gewisse Breite der Sitzreihe erfassen,
so bewirkt jeder einzelne dieser Temperaturfühler eine Mittelwertbildung der Raumlufttemperatur-Messung
über eine gewisse Breite einer horizontalen Sitzreihe.