DE3508353C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer eine Wärmepumpe benutzenden Klimaanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, 2 bzw. 3.

Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 42 69 261 bekannt.

Ein solcher Stand der Technik, wie er allgemein in der Fig. 1 der Zeichnung gezeigt ist, enthält eine Klimaanlage mit einem Kompressor 1, einem Vierwegeventil 2, einem Außenraumwärmetauscher 3, einem Innenraumwärmetauscher 4, einem Expansionsventil oder einer Dekompressionseinrichtung 5, einem Elektromotor 6 für den Antrieb des Kompressors 1 und einem Wechselrichter 7 zur Steuerung der Drehzahl des Elektromotors 6. Die Klimaanlage hat weiterhin ein Gebläse 8 für den Außenraumwärmetauscher 3 einschließlich eines Elektromotors für das Gebläse, ein Gebläse 9 für den Innenraumwärmetauscher 4 einschließlich eines Elektromotors für das Gebläse, einen Fühler 11 zur Bestimmung der Temperatur der Luft, die in den Innenraumwärmetauscher 4 strömt, beispielsweise zur Bestimmung der Raumtemperatur, eine Einstelleinheit 12 für die Einstellung der gewünschten Temperatur, einen Temperaturkomparator 13 zum Vergleichen der durch den Fühler 11 vorher festgelegten Temperatur mit der durch die Einheit 12 vorher festgelegten Temperatur sowie eine Steuerung 171 zur Übermittlung einer Instruktion an den Wechselrichter 7 aufgrund der Ergebnisse aus dem Komparator 13.

Bei dem bekannten Verfahren wird mit dieser Anordnung zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Klimaanlage die Drehzahl des Elektromotors 6 für den Kompressor 1 über den Wechselrichter 7 in Abhängigkeit von den eingestellten und gemessenen Raumtemperaturwerten gesteuert, während das Innenraumgebläse 9 konstant auf Vollast läuft.

Bei einer in der US-PS 43 64 237 beschriebenen Weiterentwicklung dieses Verfahrens wird zusätzlich die Drehzahl des Innenraumgebläses in Abhängigkeit von der Kompressor- Drehzahl und der gemessenen Außentemperatur gesteuert, wobei die Steuerkurven in einem Mikroprozessor gespeichert sind.

Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß nicht berücksichtigt ist, daß zur Behaglichkeit der Personen in dem klimatisierten Raum neben der Raumlufttemperatur auch die Temperaturstrahlung eine wesentliche Rolle spielt. So vergeht bei den bekannten Verfahren insbesondere zu Beginn des Heizvorganges viel Zeit, bis sich die im Raum befindlichen Personen behaglich zu fühlen beginnen, und zwar wegen des Einflusses der Strahlung von den kalten Wänden und Einrichtungsgegenständen.

Aus der EP-OS 00 48 016 ist eine Anlage zum Belüften und zum Beheizen eines Raumes bekannt, bei welchem über einen Behaglichkeitsfühler im Raum beim Erwärmen zunächst die Raumheizung und dann die Luftheizung betätigt wird, während dann, wenn der Behaglichkeitsfühler den Raum als zu warm signalisiert, zuerst die Luftheizung und dann die Raumheizung in ihrer Leistung reduziert werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das Verfahren zur Steuerung einer eine Wärmepumpe benutzenden Klimaanlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Behaglichkeitsgefühl von in dem zu klimatisierenden Raum befindlichen Personen, die direkt der in den Raum eingeblasenen Luft während einer großen Heizbelastung ausgesetzt sind, wie dies beim Anlauf des Heizvorgangs der Fall ist, gewahrt bleibt.

Diese Aufgabe wird jeweils für sich mit den in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1, 2 und 3 angegebenen Maßnahmen gelöst, wobei eine vorteilhafte Weiterbildung im Anspruch 4 angegeben ist.

Erfindungsgemäß ist es möglich, einen begrenzten Raum für das Wohlbefinden zu schaffen, und zwar durch Steuerung der Temperatur der Auslaßluft, die aus der Klimaanlage in den Raum geblasen wird, wobei warme Luft auf einen begrenzten Bereich geblasen werden kann, wenn der Heizbedarf groß ist und der gesamte Raum durch Steuern der Raumtemperatur und durch gleichförmige Verteilung von Warmluft angenehm gemacht wird, wenn der Heizbedarf relativ klein ist, wodurch man für die im Raum befindlichen Personen ein Wohlgefühl gebende Bedingungen erzeugt. Ein günstiger Effekt wird auch dadurch erreicht, daß Wärmepumpen auch in sehr kalten Gegenden eingesetzt werden können, wo ihre Anwendung bisher in der Praxis sehr schwierig war.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 2 schematisch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 3 in einem Diagramm die Abhängigkeit des Wohlbefindens einer Person in einem Raum von der Beziehung zwischen der Raumtemperatur und der Wandtemperatur,

Fig. 4 den Ablauf des Steuerprozesses bei der Vorrichtung von Fig. 2,

Fig. 5 in einem Diagramm die Arbeitsweise dieser Vorrichtung,

Fig. 6 schematisch eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 7 das Einblasen durch eine Klimaanlage in einen Raum bei dieser Ausführungsform,

Fig. 8 den Ablauf des Steuerprozesses der Vorrichtung von Fig. 6,

Fig. 9 die Temperaturverteilung im Raum während des Einblasens von Warmluft,

Fig. 10 die Temperaturverteilung im Raum bei Normalbetrieb,

Fig. 11 schemtisch eine Vorrichtung, bei der die Modusumschalteinrichtung entsprechend der Wandtemperatur ausgedrückt als Funktion der Raumtemperatur betätigt wird,

Fig. 12 den Steuerprozeß der Ausführungsform der Vorrichtung von Fig. 11,

Fig. 13 schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei welcher die Modusschalteinrichtung entsprechend der Wandtemperatur betätigt wird,

Fig. 14 den Ablauf des Steuerprozesses der Ausführungsform von Fig. 13,

Fig. 15 schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei welcher die Modusumschalteinrichtung entsprechend der Raumtemperatur betätigt wird und

Fig. 16 den Ablauf des Steuerprozesses der Ausführungsform von Fig. 15.

Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung hat einen Kompressor 1, ein Vierwegeventil 2 für die Umkehrung der Strömungsrichtung in einem Kühlmittelkreislauf, einen Außenraumwärmetauscher 3, einen Innenraumwärmetauscher 4 und ein Expansionssventil oder eine Dekompressionseinrichtung 5. Diese Bauelemente sind durch Rohre zur Bildung eines Kühlmittelkreislaufs verbunden. Zur Vorrichtung gehören weiterhin ein Elektromotor 6 für den Antrieb des Kompressors, ein Wechselrichter 7 zur Steuerung der Drehzahl des Elektromotors 6, ein Gebläse 8 für den Außenraumwärmetauscher einschließlich Elektromotor, ein Gebläse 9 für den Innenraumwärmetauscher einschließlich Elektromotor, eine Einrichtung 10 zur Steuerung der Drehzahl des Innenraumgebläses, ein Fühler 11 zum Messen der Temperatur der Einlaßluft, die in den Innenraumwärmetauscher strömt, eine Einstelleinheit 12 zum Einstellen der gewünschten Lufttemperatur, ein Temperaturkomparator 13, der die Differenz zwischen den vom Fühler 11 gemessenen und der an der Rückstelleinheit 12 vorher eingestellten Temperatur ermittelt, ein Fühler 14 zum Messen der Temperatur der Auslaßluft, die in den Raum geblasen wird, nachdem die Luft durch den Innenraumwärmetauscher hindurchgegangen ist, eine Einstelleinheit 15 zum vorherigen Einstellen der gewünschten höheren Lufttemperatur, ein Temperaturkomparator 16, der die vom Fühler 14 gemessene Temperatur mit der an der Einstelleinheit 15 eingestellten Temperatur vergleicht, eine Recheneinheit 51 zum Berechnen der Drehzahländerungen, die der Drehzahlsteuereinrichtung 10 und dem Wechselrichter 7 zu übermitteln sind, die auf den Vergleichsergebnissen der Temperaturkomparatoren 13 und 16 beruhen, eine Steuereinrichtung 52 zur Zuführung von Drehzahländerungsinstruktionen zur Drehzahlsteuerungseinrichtung 10 und zum Wechselrichter 7 entsprechend der Instruktion aus der Recheneinheit 51 sowie eine Modusumschalteinrichtung 53.

Da die Erfindung auf die Verbesserung der Eigenschaften der Heizoperation einer Wärmepumpenklimaanlage gerichtet ist, wird eine Beschreibung der Arbeitsweise während der Luftkühlung weggelassen und nur die Arbeitsweise beim Heizen beschrieben.

In Fig. 2 ist das Vierwegeventil so eingestellt, daß das Kühlmittel in der Richtung umläuft, daß ein Raum beheizt wird. Dabei absorbiert das Kühlmittel Wärme über den Außenraumwärmetauscher 3 und strahlt Wärme über den Innenraumwärmetauscher 4 ab, wodurch der Raum erhitzt wird. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Wärmebelastung relativ klein ist und die Temperatur der Wände, die den zu klimatisierenden Raum begrenzen, nicht zu niedrig ist, wird die Raumtemperatur so eingestellt, daß, wie anhand des Standes der Technik beschrieben wurde, nur die Drehzahl des Kompressors 1 verändert wird, während die Menge der aus dem Innenraumwärmetauscher ausgeblasenen Luft hoch und konstant gehalten wird. Dabei wird die vom Fühler 11 gemessene Temperatur so gesteuert, daß sie gleich der vorher eingestellten Temperatur 12 ist. Ein solches System wird als im Normalbetrieb arbeitend bezeichnet. Wenn umgekehrt die Temperatur der Wände, die den zu klimatisierenden Raum begrenzen, niedrig ist, wie dies häufig der Fall beim Beginn des Heizens im Winter ist, erfordert eine Erhöhung der Wandtemperatur, auch wenn Wärme in den Raum zur Erwärmung der Umgebungsluft eingebracht wird, eine wesentliche Zeit, bis die im Raum befindlichen Personen Wärme aufgrund der Wärmestrahlung von den Wandoberflächen zu fühlen beginnen, also eine Umgebung vorliegt, in der sich die Personen zunächst nicht wohlfühlen. In diesem Fall muß die Temperatur der in den Raum über den Innenraumwärmetauscher 4 geblasenen Auslaßluft auf einen ausreichend hohen Wert im Hinblick auf die Schaffung einer Wohlgefühlsatmosphäre gesteigert werden.

Diese Beziehung wird anhand der Wohlgefühlskurve von Fig. 3 erläutert. Fig. 3 zeigt die Strahlungstemperatur der Wände Tw, die Raumtemperatur Tai und eine Wohlgefühlskurve AB, bei der sich die in einem Raum befindlichen Personen wohlfühlen. Der Bereich C über der Kurve AB stellt den Bereich dar, in welchem die im Raum befindlichen Personen Wärme oder Hitze fühlen, während der Bereich D unter der Kurve AB den Bereich darstellt, in welchem die im Raum befindlichen Personen diesen als kühl oder kalt empfinden. Die Raumtemperatur Tai kann, wie sich aus Fig. 3 ergibt, relativ niedrig sein, wenn sich die Wandtemperatur Tw auf einem höheren Wert befindet. Die Raumtemperatur Tai oder die Temperatur der aus der Klimaanlage geblasenen Auslaßluft muß jedoch erhöht werden, wenn die Wandtemperatur Tw sich auf einem niedrigeren Wert befindet.

Die beschriebene Ausführungsform ist für den Blasmodus von Warmluft bzw. Heißluft ausgebildet, bei welchem während des Heizens Warmluft zusätzlich zur herkömmlichen Betriebsweise geblasen wird. Diese Betriebsweien können durch die Umschalteinrichtung 53 gewählt werden.

Im folgenden wird ein Beispiel für den Warmluftblasmodus im einzelnen erläutert.

Das Ablaufschema von Fig. 4 zeigt die Arbeitsweise der Ausführungsform mit der Klimaanlage von Fig. 2. Bei Betriebsbeginn schaltet die Umschalteinrichtung 53 auf den Warmluftblasmodus, der im folgenden als Modus A bezeichnet wird, oder auf den normalen Betriebsmodus, der im folgenden als Modus B bezeichnet wird. Bei Einstellung auf Modus A setzt die Recheneinheit 51 die Drehzahl des Kompressors 1 auf den Maximalwert. Es wird bestimmt, ob die Auslaßlufttemperatur, die vom Fühler 11 gemessen wird, die vorher eingestellte Temperatur bzw. Vorgabetemperatur erreicht hat oder nicht. Wenn die vorgabetemperatur noch nicht erreicht ist, wird die Drehzahl des Gebläses 9 verringert. Wenn die Vorgabetemperatur bereits erreicht ist, wird die Drehzahl des Gebläses 9 gesteigert. Die Menge der Auslaßluft wird durch die Drehzahlsteuereinrichtung so gesteuert, daß die Auslaßtemperatur gleich der Vorgabetemperatur wird. Wenn im anderen Fall die Umschalteinrichtung 53 auf Modus B geschaltet hat, wird die Drehzahl des Gebläses auf dem Maximalwert gehalten. Die Drehzahl des Kompressors 1 wird von der logischen Recheneinheit 51 und der Drehzahlsteuereinrichtung 52 so gesteuert, daß die vom Raumtemperaturfühler 11 gemessene Temperatur gleich der Vorgabetemperatur wird, die an der Einstelleinheit 12 eingestellt ist. Weitere Einzelheiten der Arbeitsweise dieser Vorrichtung werden anhand von Fig. 5 erläutert.

In Fig. 5 ist auf der X-Achse die Drehzahl N des Kompressors, auf der Y-Achse eine Basiszeit und auf der Z-Achse die Auslaßlufttemperatur Tao im Abschnitt  , die Heizleistung Qh im Abschnitt   und die Raumtemperatur Tai sowie die Wandtemperatur Tw im Abschnitt  aufgetragen. Dargestellt sind die Heizeigenschaften einer Klimaanlage, die in einem besonderen Gebäude installiert ist, wobei die Auslaßluftmenge aus dem Gebläse für den Innenraumwärmetauscher als Parameter dient. In Fig. 5 stellen die Ebenen Wa 1, Va 2 und Va 3 diese Eigenschaften dar, wobei die entsprechenden Mengen der Auslaßluft konstant sind und Va 3 < Va 2 < Va 1 ist. Wenn beispielsweise die Drehzahl bei einer konstanten Auslaßluftmenge entsprechend der Ebene Va 1 erhöht wird, sind die Eigenschaften der Klimaanlage durch die Kurven von a nach b dargestellt, wobei die Auslaßlufttemperatur Tao und die Heizleistung Qh in den Abschnitten  bzw.  gezeigt sind. Betrachtet man die Änderungen längs der Basiszeit, wobei die Drehzahl N des Kompressors und die Menge der Auslaßluft konstant gehalten werden, steigt Tao und fällt Qh, wie dies sich von a nach P und von b nach q ergibt. Das beruht darauf, daß die Lufttemperatur im Gebäude mit fortschreitendem Heizen allmählich ansteigt. In Fig. 5 können somit tatsächliche Änderungen in der Betriebssituation dargestellt werden.

In Fig. 5 wird deshalb eine Situation gezeigt, bei der der Betrieb im Modus A am Anfang des Heizens anschließend auf den Modus B zur Zeit t 1 umgeschaltet wird.

Zunächst ist die Drehzahl des Kompressors auf ein Maximum vom Beginn des Heizens an eingestellt, um die Menge der Auslaßluft zu verringern (a → b). Bei Aufrechterhaltung der Drehzahl des Kompressors wird als nächstens die Menge der Auslaßluft so gesteuert, daß Tao auf der Vergabetemperatur Tao 1 gehalten wird (b → c). Zur Zeit T 1 wird die Arbeitsweise auf den Modus B verschoben, wobei von der Auslaßlufttemperatursteuerung auf die Raumtemperatursteuerung umgeschaltet wird (c →d → e). Im Modus B wird die Drehzahl des Kompressors 1 gesteuert, während die Menge der Auslaßluft auf einem Maximum gehalten wird (e → f). Zeitabhängige Veränderungen der Raumtemperatur Ta 1 und der Wandtemperatur Tw bei diesem Prozeß sind im Abschnitt  gezeigt. Obwohl im Abschnitt  die Heizleistung Qh während des Betriebs im Modus A etwas verringert ist verglichen mit der Leistung der Klimaanlage, die bei maximaler Auslaßluftmenge aufgrund einer Verringerung in der Auslaßluftmenge zur Verfügung steht, kann dies durch Verwendung einer Einrichtung überwunden werden, die dafür geeignet ist, die Heizbelastung durch Beschränkung der Strömungsrichtung der Auslaßluft zu reduzieren, um einen begrenzten Raum anstelle des ganzen, zu klimatisierenden Raums zu heizen.

Da warme Luft eingeblasen wird, wenn die Wandtemperatur Tw niedrig ist und die Heizbelastung groß ist und die Raumtemperatur gesteuert wird, wenn die Wandtemperatur angestiegen ist und die Heizbelastung klein geworden ist, wird eine Klimatisierung gewährleistet, die eine Wohlgefühlsumgebung für die im Raum befindlichen Personen schafft.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung sind am unteren Auslaß der Klimaanlage Luftablenkplatten 21, am seitlichen Auslaß der Klimaanlage bewegliche Ablenkplatten 22, ein Antrieb 23 für die beweglichen Luftablenkplatten und eine Recheneinheit 100 zur Durchführung einer Rechenoperation ähnlich der, die die Recheneinheit 51 von Fig. 1 ausführt, basierend auf den Ergebnissen der beiden Temperaturkomparatoren 13 und 16 angeordnet. Die Vorrichtung hat weiterhin Drehzahlsteuerbefehlseinrichtungen 101 zum Übermitteln von Drehzahlsteuerungsinstruktionen an die Drehzahlsteuervorrichtung 10 und den Wechselrichter 7 entsprechend den Befehlen aus der logischen Recheneinheit 100, sowie eine Modusumschalteinrichtung 102. Die übrigen Bauelemente haben die gleichen Bezugszeichen wie bei der Vorrichtung von Fig. 2.

Diese Vorrichtung hat wie die vorstehend erläuterte einen Warmluftblasmodus, bei welchem während des Heizens Warmluft eingeblasen wird, sowie den Normalmodus. Diese Betriebsweisen können durch die Umschalteinrichtung 102 gewählt werden. Gleichzeitig ist es beim Warmluftblasmodus möglich, den Auslaßluftkanal eng einzustellen, um die Warmluft in einen begrenzten Bereich zu blasen. Der in Fig. 7 gezeigte Aufbau dieser Vorrichtung hat eine Innenraumwärmetauschereinheit 20, den Innenraumwärmetauscher 4, ein Gebläse 9′, am unteren Auslaß Luftablenkplatten 21 und am seitlichen Auslaß bewegliche Luftablenkplatten 22. Die Einlaßluft ist mit A, die Auslaßluft aus dem seitlichen Auslaß mit A 1, die Auslaßluft aus dem unteren Auslaß mit A 2, eine Wand des Raums mit G, mit I ein Raum, in dem Wohlgefühl während des Warmluftblasmodus herrscht, und mit II ein Raum bezeichnet, in dem Wohlgefühl während des Normalmodus herrscht.

Bei dieser Vorrichtung sind während des eingestellten Luftblasmodus, also während des Modus A, die Luftablenkplatten 22 an dem seitlichen Auslaß geschlossen. Es sind nur die Luftablenkplatten 21 am unteren Auslaß offen, um dadurch die Auslaßluft nur auf A 2 zu beschränken. Dementsprechend kann warme Luft den Raum I auch bei niedrigeren Raumtemperaturen erreichen, so daß sich im Raum befindliche Personen wohl fühlen können. Wenn die Raumtemperatur über einen bestimmten Wert angestiegen ist, wird die Klimaanlage im Normalmodus, also im Modus B betrieben, bei welchem die Luftablenkplatten 22 am seitlichen Auslaß ebenfalls geöffnet sind, so daß Warmluft schräg nach unten geblasen werden kann. In diesem Zustand ist ein Wohlgefühl im Raum II und somit im ganzen Raum möglich. Der Warmluftblasmodus wird im folgenden unter Bezugnahme auf das Ablaufschema von Fig. 8 für den Betrieb der Klimaanlage von Fig. 6 und 7 erläutert. Wenn die Klimaanlage zu arbeiten beginnt, ist die Umschalteinrichtung 102 auf den gewünschten Modus eingestellt. Wenn der Modus A eingestellt ist, stellt die Recheneinheit 100 den Auslaßluftkanal auf eng. Mit anderen Worten gibt die Recheneinheit 100 den Befehl, daß der seitliche Auslaß 22 geschlossen wird. Als nächstes wird die Drehzahl des Kompressors auf den Maximalwert eingestellt und festgelegt, ob die vom Fühler 11 gemessene Auslaßlufttemperatur die Vorgabetemperatur erreicht hat oder nicht. Wenn die Vorgabetemperatur nicht erreicht ist, wird die Drehzahl des Gebläses 9 verringert, wenn die Vorgabetemperatur bereits erreicht ist, wird die Drehzahl des Gebläses 9 gesteigert. Die Drehzahl des Gebläses wird durch die Drehzahlsteuereinrichtung 101 gesteuert, so daß die Auslaßlufttemperatur gleich dem Vorgabewert wird.

Wenn die Lufttemperatur auf einen Wohlgefühlspegel auf diese Weise eingestellt worden ist, wird der Modus von A nach B von Hand oder automatisch umgeschaltet, was noch erläutert wird.

Wenn im Gegensatz dazu zu Beginn der Klimatisierung auf den Modus B gestellt ist, wird die Drehzahl des Kompressors von der Recheneinheit 100 und der Drehzahlsteuerungseinrichtung 101 gesteuert, wodurch Befehle gegeben werden, durch die der Luftkanal weit gestellt wird, durch die der seitliche Auslaß 22 bei dieser Ausführungsform offen ist, während die Drehzahl des Gebläses auf dem Maximalwert gehalten wird, so daß die vom Fühler 11 gemessene Temperatur der in den Wärmetauscher 4 strömenden Luft gleich dem Temperaturwert gemacht wird, der durch die Einstelleinheit 12 vorgegeben wird. Die einzelnen Operationen des Kompressors und des Gebläses bei dieser Ausführungsform entsprechen im wesentlichen denen der Ausführungsform von Fig. 2, wie dies auch in Fig. 5 gezeigt ist, so daß eine weitere Erläuterung entfallen kann.

Die Temperaturprofile in dem Raum während des Modus A und des Modus B sind in den Fig. 9 bzw. 10 gezeigt. In diesen Figuren sind T 1 und T 2 Isothermen. Fig. 9 zeigt den Modus A, wobei nur der untere Auslaß 21 geöffnet ist, so daß wärmere Luft gerade nach unten geblasen werden kann, wodurch sich das Temperaturprofil von T 1 ergibt. Demensprechend ist der Raum I für das Wohlbefinden geeignet, auch wenn die Durchschnittstemperatur des gesamten Raums G niedrig ist. Fig. 10 entspricht dem Modus B, bei welchem der seitliche Auslaß 22 ebenfalls geöffnet ist, so daß Warmluft gleichförmig über einen Bereich von gerade nach unten bis schräg nach unten geblasen werden kann, was das Temperaturprofil von T 2 ergibt. Dementsprechend ist für das Wohlbefinden der Raum II, also der ganze Raum G, geeignet.

Da bei dieser Ausführungsform Warmluft zur Beheizung eines begrenzten Bereichs während des Zeitraums geblasen wird, in welchem die Raumtemperatur Ta und die Wandtemperatur Tw niedrig sind und die Heizbelastung groß ist, und dabei die Raumtemperatur so gesteuert ist, daß sich die Wärme ausbreitet, wenn die Raumtemperatur und Wandtemperatur gestiegen ist und die Heizbelastung gering geworden ist, nimmt der Raum sehr schnell den Zustand für das Wohlbefinden der darin befindlichen Personen an, wobei dieser Zustand aufrechterhalten wird. Anstelle der Handumschaltung zwischen Modus A und Modus B kann das Umschalten auch automatisiert werden, wofür die Klimatisierungsbelastung bestimmt wird. Im folgenden wird die Steuerung für die automatische Modusumschaltung beschrieben. Die dabei verwendete Ausführungsform geht von der Ausführungsform von Fig. 6 aus, kann jedoch auch in Form einer Modifizierung auf der Ausführungsform von Fig. 2 basieren.

Fig. 11 zeigt eine Klimaanlage mit automatischer Umschaltung, deren Arbeitsweise anhand des Ablaufplans von Fig. 12 erläutert wird. Die Klimaanlage von Fig. 11 hat eine Meßeinrichtung 17 für die Wandtemperatur und einen Komparator 19 zum Vergleichen der von der Meßeinrichtung 17 gemessenen Temperatur mit der Vorgabewandtemperatur, was noch erläutert wird. Die Wandtemperatur wird von an der Wandoberfläche befestigten Sensoren gemessen. Dabei handelt es sich um den Mittelwert der an den vier Wänden gemessenen Temperatur. Die Klimaanlage arbeitet in der folgenden Weise:
Wenn die Recheneinheit 100 feststellt, daß die Klimaanlage zu arbeiten beginnt, gibt sie zur Identifizierung dieses Starts ein Zeichen und mißt dann die Raumtemperatur Tai mit der Raumtemperaturmeßeinrichtung 11 sowie die Wandtemperatur Tw mit der Wandtemperaturmeßeinrichtung 17. In der Recheneinheit 100 sind die durch die Kurve von Fig. 3 für das Wohlbefinden gegebenen charakteristischen Daten gespeichert. Eine Wandtemperatur Two für Wohlbefinden wird durch folgende Gleichung angegeben:

• Two = f (Tai)

wobei f(Tai) die Funktion von Tai ist, die man beispielsweise aus der charakteristischen Kurve von Fig. 3 erhält.

Der Komparator 19 vergleicht Tw mit Two. Wenn Tw < Two, stellt die Recheneinheit 100 auf Modus A. Wenn Tw ≧ Two, stellt die Recheneinhiet 100 das den Anlaufvorgang markierende Zeichen zurück und stellt den Modus B ein.

Wenn während des Betriebs das Zeichen für den Anlaufvorgang gesetzt wird, wird der Modus A über einen ähnlichen Prozeß bewirkt, der der Messung der Raumtemperatur Ta 1 und der Wandtemperatur Tw folgt. Wenn die Markierung für den Startvorgang zurückgesetzt worden ist, ist auf Modus B geschaltet.

Diese Ausführungsform ermöglicht es, den Modus zu wählen, der den Raum für die darin befindlichen Personen am angenehmsten macht.

In Fig. 13 ist eine weitere Ausführungsform einer Klimaanlage mit automatischer Modusumschaltung gezeigt, deren Arbeitsablauf dem Plan aus Fig. 14 entnehmbar ist. Die Klimaanlage von Fig. 13 hat eine Einheit 18 zum Einstellen der Wandtemperatur. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der von Fig. 11 dadurch, daß bei ersterer das Modusumschaltverfahren auf dem Vorgabewert der Wandtemperatur basiert. Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird im folgenden erläutert.

Wenn der Anlauf der Klimaanlage festgestellt wird, setzt die Recheneinheit 100 ein Zeichen für den Arbeitsbeginn und mißt dann die Wandtemperatur Tw mit der Wandtemperaturmeßeinrichtung 17. Inzwischen wird eine einzustellende Wandtemperatur Tw′ von der Einstelleinheit 18 vorgegeben. Der Komparator 19 vergleicht Tw mit Tw′. Wenn Tw < Tw′ ist, schaltet die Recheneinheit 100 auf Modus A. Wenn Tw ≧ Tw′ ist, setzt die Recheneinheit 100 das Zeichen für den Arbeitsbeginn zurück und schaltet auf Modus B.

Wenn während des Arbeitsablaufs das Zeichen für den Betriebsbeginn gesetzt ist, wird ein ähnlicher Prozeß, der der Feststellung der Wandtemperatur Tw folgt, wiederholt, um den Modus A zu erzielen. Wenn das Zeichen für den Betriebsbeginn zurückgesetzt worden ist, ist auf Modus B geschaltet.

Diese Ausführungsform ermöglicht ein einfacheres Modusschalten als die Ausführungsform von Fig. 11.

Die in Fig. 15 gezeigte Klimaanlage mit automatischer Modusumschaltung hat einen Ablaufplan, wie er in Fig. 16 gezeigt ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der von Fig. 11 dadurch, daß bei ersterer die Modusumschaltung auf dem vorliegenden Wert der Raumtemperatur basiert. Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird im folgenden erläutert. Wenn der Anlauf der Klimaanlage festgehalten wird, setzt die Recheneinheit 100 das Zeichen für den Betriebsbeginn und mißt dann die Raumtemperatur Tai mit der Raumtemperaturmeßeinrichtung 11. Inzwischen wird durch die Einstelleinheit 12 eine Einstellung der Raumtemperatur Tai′ vorgegeben. Der Komparator 13 vergleicht Tai mit Tai′. Wenn Tai < Tai′ ist, schaltet die Recheneinheit 100 auf Modus A. Wenn Tai ≧ Tai′ ist, stellt die Recheneinheit 100 das Zeichen für den Betriebsbeginn zurück und schaltet auf Modus B.

Wenn während des Betriebs das Zeichen für den Arbeitsbeginn gesetzt wird, wird ein ähnlicher Prozeß, der der Messung der Raumtemperatur Tai folgt, wiederholt, um den Modus A zu bewirken. Wenn das Zeichen für Betriebsanlauf rückgesetzt worden ist, wird auf Modus B geschaltet.

Diese Ausführungsform ermöglicht eine Modusumschaltung mit der Raumtemperaturmeßeinrichtung, die bereits zur Steuerung der bekannten Klimaanlage verwendet wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur Steuerung einer eine Wärmepumpe benutzenden Klimaanlage
mit einem Kompressor (1), mit einem Elektromotor (6) mit variabler Drehzahl für den Antrieb des Kompressors (1), mit einem Vierwegeventil (2), mit einer Expansionseinrichtung (5), mit einem Außenraumwärmetauscher (3), mit einem Innenraumwärmetauscher (4) und mit einem Gebläse (9) mit variabler Drehzahl für den Innenraumwärmetauscher,
wobei die Temperatur der Einlaßluft Tai, die in den Innenraumwärmetauscher (4) gesaugt wird, gemessen (11) wird, für die Einlaßluft ein gewünschter Temperaturwert Tai′ vorgegeben (12) wird und die Drehzahl des Kompressors (1) zum Erreichen einer ersten Arbeitsweise, nämlich eines Normalmodus, so gesteuert wird, daß die Temperatur der Einlaßluft Tai gleich dem Vorgabewert Tai′ ist, dadurch gekennzeichnet,
daß weiterhin die Temperatur der Auslaßluft gemessen (14) wird, die von dem Innenraumwärmetauscher (4) ausgeblasen wird,
daß ein gewünschter höherer Temperaturwert für diese Temperatur der Auslaßluft vorgegeben (15) wird und
daß zwischen dem Normalmodus und einer zweiten Arbeitsweise, nämlich einem Warmluftblasmodus, umgeschaltet wird, bei welchem die Drehzahl des Gebläses (9) für den Innenraumwärmetauscher (4) gesteuert wird, während die Drehzahl des Kompressors (1) hoch gehalten wird, so daß die Temperatur der Auslaßluft dem vorgegebenen höheren Temperaturwert Tai′ gleich gemacht wird,
wobei die Temperatur Tai im zu klimatisierenden Raum und eine Wandtemperatur Tw innerhalb des Raums mit einer Wandtemperaturmeßeinrichtung (17) gemessen werden, und, wenn die gewünschte Wandtemperatur Two für ein Wohlbefinden aus einer Gleichung (Fig. 3) Two = f (Tai) ermittelt worden ist, die Modusumschaltung durch Vergleichen von Two mit der tatsächlichen Wandtemperatur Tw so vorgenommen wird, daß nach Warmluftblasmodus bei Tw ≦ωτ Two und nach dem Normalmodus bei Tw ≧ Two gearbeitet wird.

2. Verfahren zur Steuerung einer eine Wärmepumpe benutzenden Klimaanlage
mit einem Kompressor (1), mit einem Elektromotor (6) mit variabler Drehzahl für den Antrieb des Kompressors (1), mit einem Vierwegeventil (2), mit einer Expansionseinrichtung (5), mit einem Außenraumwärmetauscher (3), mit einem Innenraumwärmetauscher (4) und mit einem Gebläse (9) mit variabler Drehzahl für den Innenraumwärmetauscher,
wobei die Temperatur der Einlaßluft Tai, die in den Innenraumwärmetauscher (4) gesaugt wird, gemessen (11) wird, für die Einlaßluft ein gewünschter Temperaturwert Tai′ vorgegeben (12) wird und die Drehzahl des Kompressors (1) zum Erreichen einer ersten Arbeitsweise, nämlich eines Normalmodus, so gesteuert wird, daß die Temperatur der Einlaßluft Tai gleich dem Vorgabewert Tai′ ist, dadurch gekennzeichnet,
daß weiterhin die Temperatur der Auslaßluft gemessen (14) wird, die von dem Innenraumwärmetauscher (4) ausgeblasen wird,
daß ein gewünschter höherer Temperaturwert für diese Temperatur der Auslaßluft vorgegeben (15) wird und
daß zwischen dem Normalmodus und einer zweiten Arbeitsweise, nämlich einem Warmluftblasmodus, umgeschaltet wird, bei welchem die Drehzahl des Gebläses (9) für den Innenraumwärmetauscher (4 ) gesteuert wird, während die Drehzahl des Kompressors (1) hoch gehalten wird, so daß die Temperatur der Auslaßluft dem vorgegebenen höheren Temperaturwert Tai′ gleich gemacht wird,
wobei innerhalb des zu klimatisierenden Raums mit einer Wandtemperaturmeßeinrichtung (17) eine Wandtemperatur Tw gemessen wird und ein gewünschter Wert Tw′ der Wandtemperatur innerhalb des Raums vorgegeben wird und eine Modusumschaltung aufgrund des Vergleichs der gemessenen Wandtemperatur Tw mit dem eingestellten Wandtemperaturwert Tw′ so erfolgt, daß im Warmluftblasmodus bei Tw < Tw′ und im Normalmodus bei Tw ≧ Tw′ gearbeitet wird.

3. Verfahren zur Steuerung einer eine Wärmepumpe benutzenden Klimaanlage
mit einem Kompressor (1), mit einem Elektromotor (6) mit variabler Drehzahl für den Antrieb des Kompressors (1), mit einem Vierwegeventil (2), mit einer Expansionseinrichtung (5), mit einem Außenraumwärmetauscher (3), mit einem Innenraumwärmetauscher (4) und mit einem Gebläse (9) mit variabler Drehzahl für den Innenraumwärmetauscher,
wobei die Temperatur der Einlaßluft Tai, die in den Innenraumwärmetauscher (4) gesaugt wird, gemessen (11) wird, für die Einlaßluft ein gewünschter Temperaturwert Tai′ vorgegeben (12) wird und die Drehzahl des Kompressors (1) zum Erreichen einer ersten Arbeitsweise, nämlich eines Normalmodus, so gesteuert wird, daß die Temperatur der Einlaßluft Tai gleich dem Vorgabewert Tai′ ist, dadurch gekennzeichnet,
daß weiterhin die Temperatur der Auslaßluft gemessen (14) wird, die von dem Innenraumwärmetauscher (4) ausgeblasen wird,
daß ein gewünschter höherer Temperaturwert für diese Temperatur der Auslaßluft vorgegeben (15) wird und
daß zwischen dem Normalmodus und einer zweiten Arbeitsweise, nämlich einem Warmluftblasmodus, umgeschaltet wird, bei welchem die Drehzahl des Gebläses (9) für den Innenraumwärmetauscher (4) gsteuert wird, während die Drehzahl des Kompressors (1) hoch gehalten wird, so daß die Temperatur der Auslaßluft dem vorgegebenen höheren Temperaturwert Tai ' gleich gemacht wird,
wobei die Temperatur Tai im zu klimatisierenden Raum gemessen wird und die Modusumschaltung durch Vergleichen der Temperatur Tai im zu klimatisierenden Raum mit dem vorgegebenen höheren Temperaturwert Tai′ so vorgenommen wird, daß bei dem Warmluftblasmodus bei Tai < Tai′ und nach dem Normalmodus bei Tai ≧ Tai′ gearbeitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßluftkanal (21, 22) des Innenraumwärmetauschers (4) im Warmluftblasmodus auf eng gestellt wird, um Warmluft über einen begrenzten Bereich des Raums zu blasen, und im Normalmodus auf weit gestellt wird, um Warmluft über dem Raum zu verteilen.