DE3203322A1 - Energiesparende absperrung ohne fremdenergie fuer waerme/kaelte-verbraucher - Google Patents

Description

• Energiesparende Absperrungen ohne Fremdenergie für Wårme/Kälte-
• =--========I--====I===========--==~===== 1.0 Einführung: Wärmeverbraucher zur Beheizung, Kühlung, Belüftung von Räumen sind nur dann optimal eingesetzt, wenn die Wärme nur für die Behaglichkeit der im Raum befindlichen Personen ausgenutzt wird. Verschiedene technische Mängel und Gewohnheiten stellen dieses Prinzip in Frage. Hierdurch entsteht erhehliche Verschwendung von Energie im Betrieb der Gebäudetechnik.
• Das Fehlen billiger und geeigneter Regulier- und Absperrmöglichkeiten ist der Grund dafür.
• Wenn der Raum durchlüftet wird oder unbesetzt ist, sind Heiz- und Kühlenergieanwendungim Raume beinahe oder vollig unnötig. Verhaltensgesteuerte Ein- und Ausschaltmechanismen sollen daher diese Verschwendung verhüten.
• 1.1 Möglichkeiten: Die allgemein bekannteste Form des Energieverbrauches im Raume ist der Heizkörper, der mit thermostatgesteuertem Ventil ausgerüstet ist. Die Funktion der anpassbaren Temperaturkonstanz wäre zu erweitern, indem bei geöffnetem Fenster odger bei nicht mit Personen besetztem Raum der Heizkörper sich aelbsttio --abstellt, ohne daß ein Eingriff durch Personen erfolgt. Die Vielzahl der Anwendungsfälle von Raumheizungstechniken macht es erforderlich, solche Mechanismen zu verwenden, die technisch einfach und wirtschaftlich sind und nachträglich noch in eine schon bestehende Anlage eingebaut werden können.
• Gemäß Abb.1 wird der Wasserkreis ein: oder mehrere Heizkörper im Raume selbstätig absperren, sobald ein oder mehrere Fenster geöffnet werden.
• Es ist dabei gleichgültig, ob der Fensterflügel gewendet oder gekippt wird. Ein Kontakt, bestehend aus einem Druckaufnehmer 2a - a und einem Drücker 2a - d auf dem schwenkbaren und festen Flügelpfosten des Fensters befestigt, lost die Schließ- oder Öffnungsbewegung des Ventiles für den Wasserdurchfluß an Heiz- oder Kältemittelverbraucher aus.
• Abb. 2a und 2b stellt solch eine Kontaktstelle dar. Dieselbe besteht aus einem Wellrohr-Druckkörper mit Kapillarverbindungen zum Schließsystem.
• Die Kapillarverbindungen für die Übertragungen der Kräfte in Form des Ausdehnungsmediums verbindet das System. Im Falle von Kunststoffprofilfenstern kann aus Gründen der zweckmässigen Verlegungsart diese Kapillarrohrverbindung innerhalb der Rohrprofile geführt werden (Abb.
• 2a - c). Eine leichte Montage, auch nachträglich, ist durch diese Ausführungsart gegeben.
• 1.2 Das KrfiatübertraQungssvstem ohne Fremdenergie Abb. - 3 -Die hier beschriebene selbstätig wirkende Absperrfunktion entspricht dem bekannten System der Temperaturregelung mittels Ausdehnungsmedien in Fühikörpern und Kapillarrohren. Gleich wie durch eine solche Einrichtung, die den Ventilhub verstellt, soll die Ventilabsperrung - 3 a -für den Wasserkreislauf oder die Absprrklappe für die Luftzufuhreinrichtung betätigt werden. In jedem Anwendungsfall kann durch eine solche Einrichtung die Wasserzufuhr zum Heizkörper oder beispielsweise die Kalt-/Warmwasserzufuhr zum Lüftungsgerät oder die Luftzufuhr zu einem solchen Gerät reguliert werden.
• 1.3 Der Vorteil der Absperreinrichtung ohne Fremdenergie Bekannt sind die hier genannten Absperrmöglichkeiten zur Einsparung von Energie in Form von Bedienungsarmaturen mittels Elektro-, Pneumatik-, Hvdraulik-Fremdenergieantrieb. Im Falle einer großen Stückzahl von Wärmeverbrauchern in einem Gebäude ist diese Versorgung mit Fremdenergie sehr kostenaufwendig, da Kebl- oder Rohrleitungen sowie die dazu benötigten Armaturen, Verteiler und Schaltschränke, besonders kostspielig sind. Die Wirtschaftlichkeitsberechnung bei der Planung für eine Gebäudetechnische Anlage w.v.b. führt oft zu der Entscheidung, von dem Vorhaben Abstand zu nehmen.
• Die hier beschriebenen Regulier- und Absperrsysteme sind wesentlich wirtschaftlicher und in der technischen Ausführung problemloser.
• 1.4 Anwendungsmoqlichkeiten im Sinne der Energieeinsparung Die in modernen Uerualtungsgebäuden üblichen Büroräume werden geheizt und gekühlt durch Einrichtungen, die vom Planungskonzept her für den jeweiligen Raum vorgegeben sind. Die im Raum befindlichen Personen (meist nur eine Person) sind als EezugsgröBe für diese Energieanlage anzusehen.
• 1.5 Beschreibung der Energieeinsparung a) Das Fenster wird geöffnet, weil die im Raum befindliche Person oft ein Bedürfnis nach frischer Luft hat. Hierdurch werden die Energiekosten unnotig vergeudet, weil die Wärme/Kälte durch das offenstehende Fenster verloren gehen. Die Forderung, die durch Klimaanlagen belüfteten Räume mit nicht zu öffnenden Fenstern auszurüsten, ist nicht mehr zu halten, weil das Bedürfnis, jederzeit frische Luft von aussen in den Raum hineinzulassen, nicht zu unterbinden ist. Auch die betreffenden Aufsichtsbehörden unterstützen diesen Wunsch aus Gründen der Hygiene und Gesunderhaltung.
• b) Ein weiterer Vorgang im normalen Bürobetrieb entsteht dadurch, daß in einem großen Bürogebäude ca. 15 - 20 % der Personenzahl während des Tagesablaufes in ihren Räumen nicht anwesend sind (Dienstreisen, Urlaub, Krankheit). Während dieser Zeit können die Betriebskosten aufwendiger Anlagen für die Raumerwärmung / Klimatisierung aus Gründen der nicht geeigneten Technik meist nicht eingespart werden.
• c) Verläßt die Person den Büroraum (besonders in einem Einzelpersonenraum), so sollten sich die vorgenannten Anlagen selbsttätig schließen Da nach den üblichen Gepflogenheiten ein Büro mit Schreibtisch und Schreibtiachsessel ausgerüstet ist,(letzterer beweglich, meist auf Rollen fahrend), wird in der Arbeitszeit Tisch und auch Sessel hauptsächlich benutzt. Der Stuhl wird durch das Gewicht des Sitzencen zusätzlich belastet. Eine Kontaktplatte im Bewegungsbereich unter dem Stuhl wird durch das Gewicht des Sitzenden zusätzlich belastet. Eine Kontaktplatte im Bewegungsbereich unter dem Stuhl, Abb. 6 a, (.diese kann unter dem Teppichboden im Fußbodenestrich angeordnet werden), wird durch das erhöhte Gewicht niedergedrückt und über das Druckelement, Abb. 3 d, eine Veränderung im kraftübertragenden System ausgelöst. Auf diese Weise wird das Absperrventil für Kalt/Warmwasser oder Luftklappe oeschlossen/geöffnet. Eine kurzzeitige Nichtbenutzung des Stuhles wird die Energiesysteme auch absperren. Dies führt jedoch nicht, wie in der Praxis bekannt, zu fühlbaren Veränderungen in der Behaglichkeit des Raumes.
• 1.6 Gesichtspunkte in der Abschaltung der Energien Wie vorstehend angeführt, ist sowohl die Unterbrechung des Heiz/ Kühl-Mediums und Luftzuführungssystems möglich. Es kann jedoch erforderlich werden, daß die Energien nur über Heizungs-/Kühlwasser unterbrochen werden sollen. Die Luftzufuhr soll aus Gründen der Raumspülung oder Temperaturanhebung über die Frotschutzgrenze oder zur Nawhtraumauskühlung weiter betrieben wwrden. Das vorher beschriebene System muß daher diese Variationsmöglichkeiten berücksichtigen. Luftabsperrungen können sowohl im System des kraftübertragenden Mediums mit eingeschlossen werden. Es ist auch möglich, den Luftzufluß durch Bowdenzug unabhängig davon sowohl bei der Bedienung des Fensters als auch bei der Sessel Be- und Entlastung als selbsttige- Funktion auszunutzen. Auch der Bowdenzug läßt sich im Hohlprofil des Fensters (Abb. 2 a - c) oder im Estrichbelag unter dem Teppichboden zweckmässig installieren.
• 1,7.Die Anordnung der selbstätigen Absperr- und Reguliereinrichtungen im Raume Aufgrund der vorgeschriebenen Raumaufteilung ist die Anordnung des Schreibtisches, Stuhl, Fenster usw. einem bestimmten festen Maßsystem unterworfen. Der Abstand der Druckaufnehmer als Regelgeber,Abb. 3, liegt im Abstandsbereich kleiner oder gleich 2 meter. Die bekannten druckübertregenden Systeme mit Kapillarrohren sind daher als kraftübertregendes Elememnt immer geeignet. Die Anordnung des kraftübertragenden Systemes zur Absperrung/Regulierung der verschiedenen Verbraucher kann beliebig auf weitere parallel liegende Systeme ausgedehnt werden (z.B. 2 Heizkörper oder 2 Hochdruckklimageräte an einem Absperrsystem) usw. Es wird weiterhin in Vervollkommnung der Technik möglich, daß die Absperrung der Warmwasser-/Kaltwasserläufe durch entsprechend konstruktive Erweiterung der bekannten Ventile für thermostatische Regelung von Wasserkreisen erfolgen kann. Es kann in diesem Zusammenhang der Ventilstößel verlängert und um weitere Absperrzonen vergrößert werden. Schliesslich ist auch die zusätzliche Anordnung von Absperrventilen parallel zum vorgesehenen thermostatischen Ventil möglich. Auch die Kombination eines LuftiWasserbereitere ist gegeben.
• Das System besitzt den Vorteil, daß die Einrichtung zur Absperrung in ein vorhandenes System durch nachträglichen Einbau vorgesehen werden kann, ohne daß hierdurch wesentliche Veränderungen im Gesamtsystem Gebäudetechnischer Anlagen zu berücksichtigen sind.
• Energiesparende Absperrung ohne Fremdenergie für Wärme/hälte-Verbraucher.
• Um die Heizzeit in einem Raum ohne momentane Einwirkung auf die Absperrung in zeitlicher Abgrenzung zu beeinfluesen, ist ein Aktivierungsschalter vorgesehen (Abb.7). Derselbe ist im Kreislauf der kraftübertragenden Hydraulik eingefügt. Er besteht im wesentlichen aus der energieaufladenden Kraftdose mit Ssannfeder. Die Spannfeder stellt ein solches Element dar; sie hat die Aufg2be, die Absperrung zu verstellen, indem der Druckbslg des hydraulischen Systems in seinem Volumen verändert wird. Es handelt sich bei dem Aktivierungsschalter um die Kombination dieser Kraft dos mit in beliebig zeitlichen Abständen aufziehbarem Uhrwerk. Der Vorgang gleicht dem Prinzio der bekannten Eieruhr.
• Ein Seisoiel dieser Kombination stellt Abb. 7)dar. Über das Zählwerk A) und die sich soannende Feder B) sowie dem exentrischen Nocken C) läßt sich der St1ssel des Druckbalges D) auf und ab uewegen. Sobald die Feder durch die Bewegung des Hebels vonhanc E) aufgezogen@ wird, wirkt die Aktivierunosuhr nach der vorgegebenen Zeiteinstellung eine oder mehrere Stunden auf die Energiesuendung der Kraftdose. Der Druckbalg B) wirkt nach Ablauf der Nockenwalze und schließt oder öffnet je nach Aufgabenstellug auf dem-vorbeschriebenen Weg das Stellglied on die Abserrung.
• Die Person im Raume muß diesen Aktivierungsschalter von Zeit zu Zeit aufziehen. Die gewünschte Energieeinsoarung tritt ein, sobald durch die Nockenebene bedingt, die Stösselbewegung stärker verändert wird. Sie verändert die Druckverhältnisse im Hydreulikkreis nur dann, wenn wiederum vonhand n-u Aktiviert wird.
• Sofern mehrere kraftübertragende Steuerkomponenten in den Hydraulikkreis des Abs@errsystems eingehuncen sind, Ist durch geeignete Druckabstufum@selemente der jeweilige Wirkungsbereich ansprechbar, auf den ein bestimmten Druckbalg reagiert. Das ist möglich, indem der Druckbalg für verschiedene, auch nachträglich korrigierbare Federkonstanten ausgelegt wird.
• Es können auch Widerstände in Form von Reduzierventilen im Gesamtwirkungskreis der Hydraulik in oleich sinnvoller Weise einwirken.
• Somit ist möglich, daß die Betätigung des Druckbalges, beissielsweise auf den Fensteröffnungs- und Schließeffekt, nicht aber auf andere Druckbälge oder Funktionsbereiche einwirkt.
• Es ist euch möglich, daß die Krafthydraulik durch jeweils vaneinander getrennte Systeme, also Parallelsysteme, auf die Absperrung, nicht eher auf den Bereich eines anderen hydraulischen Wirkkreises, einwirken können.
• Sofern beisnielsweise mehrere Fenster in einem-Raum mit Druckelement ausgerüstet werden müssen, sind in gleicher Weise Druckstufensysteme oder einzelne unabhängige Kraftübertragungskreise vorzusehen.
• Kombination bei automatischen Systemen.
• Das hier beschriebene Verfahren zur Absoerrung ohne Fremdenergie kann auch wahlweise in ein System der Steuerungsrecelung mit Fremdenergie eingebunden werden. Es ist also mnglich, daß in einem übergeordneten Steuermechanismus in Form einer zentralen Leittechnik im Gebäude, Einfluß auf Raumbeizunsanlagen ausgeübt werden kann.
• Im Hotel können beispielsweise auf diese Weise Räumte vorgeheizt werden oder aboestellt werden. Das vorgesehene System kann daher mittels eines durch fremde Hilfsenergie angetriebenen Elementes Einfluß nehmen und ebenfalls die Absperrung betätigen. (Abb.8-E1).
• Vielzweckabsperrung, Abb. 8 Verschiedene Stellgrößern können auf das Absperrventil einwirken.
• Um die Kraftübertragenden System der Hydraulik untereinander nicht zu beeinflussen, wird der Ventilstössel 8 1) durch die Ausdehungsbälge - 1 - 3 - unterbrochen. Des Ventil A 1) ffnet oder schließt sich je nach Funktion - Umkehrung ist möglich - . Die Bewegung der Stösselachse D 1) ist möglich, wenn eines der Stellglieder C 1) im Volumen verändert wird. Die Anzahl der Druckbälge ist beliebig. Es ist auch möglich, daß die Ausdehnung eines Druckbalges nach gewolltem Funktionsablauf des Ventiles .4 1) ffnet und wieder schließt. Der Eingriff auf das System mittels verschiedener Steuersysteme bzw. Funktionen im Perioheriebereich ist somit gegeben.
• Leerseite

Claims (9)

1. Patent-Schutzansprüche 1.) Energiesparende Absperrungen ohne Fremdenergie für Wärme/hälte-Verbraucher, gekennzeichnet dadurch, daß die Unterbrechung des EnergievErbrauches beim Öffnen des Fensters oder Verlassen des Raumes mittels einem kraftschliessenden Kapillarsystems in der Fensterkonstruktion, bei Kipp- oder Wendestellung, die Ventilbewegung zur Absperrung auslnst.

   Im Falle eines Sessels wird durch Be- und Entlastung über dem dort angebrachten Druckaufnehmer an der Kontaktplatte eine gleichartige Schließänderung bewirkt.
2. 2.) Energiesparende Absperrung ohne Fremdenergie für Wårme/KSlte -Verbraucher wie unter 1, dadurch gekennzeichnet, daß Luftsysteme in gleicher Weise in das kraftübertragende System einbezogen werden und Schließ- und Öffnungsfunktion der Luftzufuhr ermöglichen.
3. 3.) Energiesparende Absperrungen ohne Fremdenergie für Wårme/Kälte-Verbraucher wie 1 + 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft- und Wasserzuführung getrennt durch Kapillarrohr- und Bowdenzug möglich ist.
4. 4.) Energiesparende Absperrungen ohne Fremdenergie für Wärme/hälte-Ver braucher wie 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des kraftschlüssigen Systems oder des Bowdenzuges mittels zusätzlicher Schieberanordnung im flffnungsgriff des Fensters vorgesehen werden kann.

   Die Stellung des Gebers wird durch die Mittel-, Oben- oder Untenstellung des Handgriffes so verändert, daß das angeschlossene Stellglied @ ne entsprechende Funktionsbewegung ausübt.
5. 5.) Energiesparende Absperrungen ohne Fremdenergie für Wärme/hälte-Ver braucher wie 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Systemanordnung sowohl direkt bei Neu-Anlagen, aber auch bei vorhandenen Anlagen nachträglich vorgesehen werden kann.
6. 6.) Energiesparende Absperrungen ohne Fremdenergie für Wrme/Kälte Verbrauch wie 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch konstruktive Erweiterung der bekannten Thermostatventile für Ein- oder Mehrwasserkreise, mittels zusätzlicher Dichtflächen am Ventilstessel, diese auch für das Absperrsystem benutzt werden können. Es ist auch möglich, solche Absperrungen parallel den Thermostatventilen anzuordnen.
7. 7) Energiesparende Abs@errung ohne Fremdenergie für $Wärme/hälteverbraucher, gekennzeichnet dadurch, daß in das kraftübertregende Hydrauliksystem ein zusätzlicher Aktivierungsschalter eingefügt wird. Derselbe Öffnet und schließt nach dem Prinzio einer uhrengesteuerten, vonhand aufziehbaren Krfatdose die Absperrung nc vorgegebener Zeit.
8. 8) Energiesparende Absoerrung ohne Fremdenergie für $Wärme/hälteverbraucher, gekennzeichnet dadurch, daß eine oder mehrere hydrauliche Wirkkreise auf ein und dieselbe Absperrung wirken, ohne das hydrauliche Volumen der benachbarten Wirkkreise zu verändern.
9. 9) Energiesparende Absperrung ohne Fremdenergie für Wärme/kälte ~ verbraucher, gekennzeichnet dadurch, daß mittels Fremdenergie-Enfluß auf das Absperrsystem ohne Fremdenergie genommen werden kann und somit die Stellfunktion in demselben von aussen her aufgehoben oder zusätzlich eingesetzt werden kann. Es kann auch mittels Programmierungs-Komponsnten von aussen her eine gewollte Zeitverschiebung vorgenommen werden. Die Beeinflussung durch Hilfsenergie kann nach dem Kraft-Weg-Prinzin, der Wärmeausdehung oder sonstigem Veränderungseffekt ermöglicht werden. Hierfür sind Mittel der Ubertragung von Hilfsenergie, in Form von Flüssigkeits-Gas- Elektroleitungen geeignet, auch solche, die bereits im Versorgungssystem des Raumes/Gebäudes Funktionsaufgaben besitzen.