DE3510388C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Rege­ lung der Luftdurchsatzmengen einer zentralen Lüftungs- und Heizungsanlage mit Zuluftkanälen, die unmittelbar oder über Luftverteiler zu einzelnen, zu belüftenden Räumen führen, wobei in den einzelnen Zuluftkanälen Drossel­ klappen und in den einzelnen Räumen Temperaturmeßvor­ richtungen vorgesehen sind, über die unter Einsatz einer Auswertvorrichtung durch Verstellen der Drosselklappen die den einzelnen Räumen zugeleiteten Luftmengen einstellbar sind, wobei der die dem Heizen und Lüften dienende Luft führende Zuluftkanal vor der Verteilung auf einzelne Zuluftkanäle für die einzelnen Räume mit einer Erhitzungs­ vorrichtung verbunden ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der Zeitschrift "Klima-Kälte-Heizung" 5/1982, S. 163-186 bekannt.

Bei zunehmender Wärmedämmung und Abdichtung von Gebäuden erhöht sich der Stellenwert einer Be- und Entlüftung, die den hygienischen Erfordernissen entsprechend einen Mindestluftwechsel von etwa dem 0,5fachen der Luftmenge eines Raumes pro Stunde entspricht, und zwar unabhängig von Windanfall und Außentemperatur. Die Anwendung einer Wärmerückgewinnung ist dabei energiesparend und komfor­ tabel.

Aus der DE-OS 23 48 253 und der Zeitschrift "Klima-Kälte-Heizung" 5/1982, Seiten 183 bis 186, ist es bekannt, von außen zugeführte Zuluft entsprechend der Außenlufttemperatur durch Zuführung von Wärme auf die benötigte Heiztemperatur zu bringen. Über Zuluftkanäle wird diese erwärmte Zuluft zu den einzelnen Räumen geführt, wobei sich im Bereich des jeweiligen Raumaus­ lasses eine Drosselklappe befindet. Entsprechend der gemessenen Raumtemperatur werden verschiedene Heizluft­ mengen dem Raum zugeführt. Die Luft wird ständig zuge­ führt. Die Luftmenge wird über die Drosselklappen geregelt. Bei hohem Wärmeanfall in einem Raum, z. B. durch eine größere Anzahl von Personen, führt dabei die Drosse­ lung der Heizleistung gleichzeitig zu einer unerwünschten Reduzierung der Frischluftrate.

Aus der EP-PS 00 97 607 ist es bekannt, eine kontinuier­ liche Regelung der Raumtemperatur und der Luftmenge mittels einer zentralen Mischbox-Vielklappenvorrichtung zu erreichen. Es wird für jeden Raum die gesamte Luftmenge kontrolliert, und für jeden Raum wird eine dem Raum spezi­ fische Luftmischung aus geheizter Luft und ungeheizter Luft zugeführt. Der Luftstrom fließt dauernd. Diese Mehr­ klappenregelung für jeden einzelnen Raum ist aufwendig. Aufwendig ist es auch, daß für jeden einzelnen Raum mittels einer eigenen Heizvorrichtung aus der zugeführten ungeheizten Frischluft die Heizluft gebildet wird.

Schließlich ist es noch aus der EP-OS 00 97 607 bekannt, getrennt voneinander einerseits Warmluft und andererseits Kaltluft zuzuführen. Diese Belüftungsart ist noch aufwendiger.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung der Luftdurchsatzmengen in einer zentralen Lüftungs- und Heizungsanlage der eingangs erwähnten Art zu schaffen, in der sich beim Aufenthalt einer größeren Anzahl von Personen und dabei gedrosselter Heizleistung die Frischluftrate nicht reduziert.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• - die Erhitzungsvorrichtung mit einem dem Heizungs- bzw. Lüftungsluftbedarf entsprechenden Takt ein- bzw. ausschaltet,
• - den einzelnen Räumen mit Vorrang bis zum Erreichen des Heizungssolls eine aufgeheizte Heizluftmenge zugeführt wird,
• - während der Stillstandsperioden der Erhitzungsvor­ richtung über dieselben Zuluftkanäle jedem einzelnen Raum bis zum Erreichen des Gesamtlüftungssolls eine zusätzliche, unaufgeheizte Lüftungsluftmenge zugeführt wird,
• - wobei die gesamte Luftzufuhr, bestehend aus aufgeheizter und unaufgeheizter Luft für jeden Raum von der Auswert­ vorrichtung durch Öffnen und Schließen der Drossel­ klappen zumeßbar ist und
• - wobei es sich um eine zentrale Auswertvorrichtung handelt, in der das für jeden Raum vorbestimmte Gesamt­ lüftungssoll gespeichert ist.

Diese Art der Regelung der Luftdurchsatzmengen ist leitungszugmäßig einfach, da es nur einen sich möglicher­ weise auch verzweigenden Zuluftkanal gibt, in dem wahl­ weise frische, nicht erhitzte Luft oder frische, aufge­ heizte Luft geführt wird. Während des Zuführens der aufge­ heizten Zuluft werden die einzelnen Räume bis zum Er­ reichen der Solltemperatur aufgeheizt. Ist die Aufheiz­ temperatur erreicht, dann wird die entsprechende Drossel­ klappe geschlossen, und es strömt keine weitere geheizte Luft mehr in den betreffenden Raum. Wurde das vorgesehene Soll des Gesamtluftaustausches durch das Einblasen von geheizter Luft noch nicht erfüllt, dann wird bei ausge­ schaltetem Heizaggregat nicht erwärmte, also kalte Zuluft eingeblasen, bis das vorgesehene Soll an Zuluft erfüllt ist. Das Gesamtlüftungssoll wird beim Einrichten der Lüftungs- und Heizungsanlage einmal im Mikroprozessor gespeichert. Je größer die zugeführte aufgeheizte Frischluftmenge ist, desto geringer wird dann die noch zuzuführende, nicht erhitzte Frischluftmenge sein. Sobald die vorgesehene, insgesamt zuzuführende Luftmenge im einzelnen Raum erreicht ist, schließt der Mikroprozessor die entsprechende Drosselklappe.

Auf diese Weise kann eine optimale Belüftung aller Räume erfolgen, und zwar unabhängig davon, ob sie beispielsweise durch Sonne oder sonstige Heizquellen, wie Herdplatten, zusätzlich aufgeheizt werden oder ob sie keine zusätz­ lichen Wärmequellen aufweisen. Durch die mittels des Mikroprozessors dosierten Zugabemengen an aufgeheizter Zuluft und an nicht aufgeheizter Zuluft wird eine optimale Beheizung erreicht, wobei die jeweilige Raumtemperatur durch einen Raumthermostaten nach Wahl eingestellt werden kann. Hierzu ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Er­ findung vorgesehen, daß die Heizluftmengen mittels Raum­ thermostaten und die Zumessung der gesamten Zuluftmengen mittels Volumenmessern durch Zeittakten mittels der als Mikroprozessor ausgebildeten Auswertvorrichtung erfolgt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß zusätzlich zur Erhitzungsvorrichtung ein Wärme­ tauscher vorhanden ist, der den Wärmeinhalt aus der gege­ benenfalls abgezogenen verbrauchten Raumluft entnimmt und der frischen Zuluft zuführt. Die Erhitzungsvorrichtung kann eine Wärmepumpe oder eine konventionelle Heizvorrich­ tung sein.

Das Grundprinzip dieser Heizungs- und Lüftungsart besteht darin, daß die dem Heizen und Lüften dienende Luft vor ihrer Verteilung auf einzelne Zuluftkanäle für einzelne Räume in einem dem Bedarf angepaßten Taktverhältnis (Ein, Aus) zentral in einer Erhitzungsvorrichtung erwärmt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1a und 1b einen vertikalen und einen horizontalen Querschnitt durch ein Wohnhaus mit einer eingebauten Lüftungs- und Heizungsanlage mit Wärmerückgewinnung und Lufterhitzung mit Einzelraumregelung,

Fig. 2 anhand eines Diagrammes Anteile der geheizten und der ungeheizten Zuluft für drei Räume des in Fig. 1 darge­ stellten Hauses mit unterschiedlichen Raumtemperaturen bei einer Außentemperatur von TA = 0°C,

Fig. 3 anhand eines Diagrammes die zeitliche Aufteilung der ungeheizten Zuluftmenge und der geheizten Zuluftmenge auf drei Räume mit unterschiedlichen Raumtemperaturen nach Fig. 2 bei einer Außentemperatur von TA = 0°C.

Ein in Fig. 1b anhand eines horizontalen Schnittes im oberen Teil des Bildes und in Fig. 1a anhand eines vertikalen Schnittes im unteren Teil des Bildes schematisch dargestelltes Haus 1 ist mit drei Räumen 3.1, 3.2 und 3.3 versehen. Der Raum 3.1 ist beispielsweise ein Wohnzimmer, während der Raum 3.2 eine Küche und der Raum 3.3 ein Schlafzimmer darstellen sollen. Alle drei Räume 3.1 bis 3.3 werden mit Hilfe einer zentralen Lüftungs- und Heizungsanlage 5 mit geheizter Zuluft und ungeheizter Zuluft zentral versorgt. Die Lüftungsanlage besteht aus einem Zuluftkanal 7, der über eine Verteilerkammer 9 aufgespalten ist in einzelne Zuluftkanäle 7.1 für den Raum 3.1, 7.2 für den Raum 3.2 und 7.3 für den Raum 3.3. Die Zuluftkanäle 7.1, 7.2, 7.3 enden in den Räumen 3.1, 3.2, 3.3 an Lufteinlässen 10. Über ein schematisch angedeutetes Gebläse 11 wird die Frischluft von außen her über einen Einlaßstutzen 13 in den Zuluftkanal 7 eingeleitet. Aus den einzelnen Räumen wird die verbrauchte Abluft mittels eines schematisch angedeuteten Gebläses 17 und einen Luftauslaß 19 nach außen abgeblasen. In dem Zuluftkanal 7 befindet sich eine die Zuluft erhitzende Heizungsanlage 21. Zwischen der Heizungsanlage 21 und den Gebläsen 11, 17 befindet sich gegebenenfalls noch ein Wärmeaustauscher 23.

Die Luftzufuhrkanäle 7.1, 7.2 und 7.3 sind mit Luftklappen 25 versehen, die diese Kanäle gegenüber den Räumen 3.1, 3.2 und 3.3 verschließen können. Alle Luftklappen 25 sind für die einzelnen Räume getrennt über Steuerleitungen 27 von einer zentralen Auswertvorrichtung 29 aus verstell­ bar. In den einzelnen Luftzufuhrkanälen 7.1, 7.2 und 7.3 befinden sich Volumenmeßgeräte V, die mit einer elektroni­ schen Luftmengenregelung 31 verbunden sind. Weiterhin befinden sich in den einzelnen Räumen Thermostate T, die ihre Meßwerte an einen elektronischen Auswerter 33 im Bereich der einen Mikroprozessor aufweisenden zentralen Auswertvorrichtung 29 weiterleiten. Über eine Verbindungs­ leitung 35 ist der Auswerter 33 mit der Heizvorrichtung 21 verbunden.

Fig. 2 zeigt die Anteile von geheizter und ungeheizter Zuluft, die zu einer ausreichenden Belüftung und Beheizung eingesetzt werden, wobei die Räume 3.1, 3.2 und 3.3, wie bereits zuvor erwähnt, auf unterschiedlichen Durch­ schnittstemperaturen gehalten werden. Die gesamte Zuluft ist für die einzelnen Räume mit 100% angegeben. Der Raum 3.1, der auf einer Temperatur T 1 = 20°C gehalten werden soll, wird dabei versorgt mit 46% geheizter Luft und dem­ entsprechend 54% ungeheizter Luft. Der Raum 3.2, der auf einer Durchschnittstemperatur von 18°C gehalten werden soll, wird beheizt mit 43% geheizter und 57% ungeheizter Luft. Der Raum 3.3, der auf einer Temperatur von ca. 12°C gehalten werden soll, wird versorgt mit 33% geheizter Luft und 67% ungeheizter Luft.

Wie dies im einzelnen zustande kommt, wird anhand von Fig. 3 erläutert. Wie sich anhand der Rohrleitungsführun­ gen in Fig. 1a und 1b ergibt, wird das gesamte, zum Belüften und Heizen zuzuführende Luftvolumen, bestehend aus geheizter und unbeheizter Luft, über nur einen Zuluft­ kanal jedem einzelnen, zu klimatisierenden Raum zuge­ führt. Dies bedeutet, daß zu unterschiedlichen Zeiten einmal geheizte und ein anderes Mal ungeheizte Luft zugeführt werden muß. Fig. 3 zeigt nun in vier Diagrammen übereinander, wie dies durchgeführt wird. Es sei ange­ nommen, daß die insgesamte zuzuführende Frischluftmenge für das Haus 190 m³/h im Mittel beträgt. Dies ist im untersten Diagramm in Fig. 3 mit einer gestrichelten horizontalen Linie angedeutet. Über die Zeit hinweg wird nun abwechselnd im Bereich "Heizung aus", der als weißes Feld dargestellt ist, und im Bereich "Heizung ein", der punktiert dargestellt ist, ungeheizte und geheizte Luft eingeblasen. Die einzublasende Luftmenge von 190 m³/h im Mittel ist vorgegeben und wird von der zentralen Auswert­ vorrichtung überwacht.

In dem Diagramm für den Raum 3.3, bei dem für den Luft­ austausch stündlich im Mittel 50 m³ Luft benötigt werden und der auf 120°C gehalten wird, gestalten sich dann die zugeführten Frischluft- und Heizluftmengen entsprechend dem zugehörigen Diagramm. Gleiches gilt für den Raum 3.2 mit 60 m³ stündlichem Luftbedarf bei 18°C und den Raum 3.1 mit stündlich 80 m³ Frischluftbedarf bei einer Raumtempe­ ratur von 20°C. Es wird immer abwechselnd ungeheizte oder geheizte Luft zugeführt. Zwischendurch ist auch eine absolute Unterbrechung der Frischluftzufuhr möglich oder notwendig.

Es wird bei dem Takten im vorbeschriebenen Sinn zunächst einmal davon ausgegangen, daß jeder der Räume 3.1 bis 3.3 mit Hilfe von beheizter Zuluft auf die benötigte Raumtemperatur gebracht wird. Die Laufzeit der Heizung zur Erzeugung geheizter Luft wird dabei bestimmt von dem Raum, der über den längsten Zeitraum hinweg beheizte Luft benötigt. In den Räumen, in denen nicht solange geheizte Luft zugeführt werden muß, wird bereits vor dem Abschalten der Heizvorrichtung die Heizluftzufuhr unterbrochen. Ist die Heizvorrichtung 21 ausgegangen und fließt nun nur un­ beheizte Zuluft zu, dann werden entsprechend den Vorgaben des insgesamt auszutauschenden Luftvolumens den einzelnen Räumen ungeheizte Zuluftmengen zugeführt, bis das gesamte Austauschvolumen erreicht ist.

Allein durch das Takten einer Heizvorrichtung 21 und das Öffnen und Schließen der Drosselklappen wird es auf diese Weise möglich, entsprechend den Eingaben in einer Auswert­ vorrichtung, jeden einzelnen Raum eines Hauses über nur einen Zuluftkanal exakt mit dem nötigen Frischluftvolumen pro Stunde und der benötigten Wärmeenergie zu versorgen. Diese Versorgungsweise ist einfach in der Installation und daher wirtschaftlich.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Regelung der Luftdurchsatzmengen einer zentralen Lüftungs- und Heizungsanlage mit Zuluft­ kanälen (7.1; 7.2; 7.3),
die unmittelbar oder über Luft­ verteiler (9) zu einzelnen, zu belüftenden Räumen (3.1; 3.2; 3.3) führen,
wobei in den einzelnen Zuluft­ kanälen (7.1; 7.2; 7.3) Drosselklappen (25) und in den einzelnen Räumen (7.1; 7.2; 7.3) Temperaturmeßvorrich­ tungen (T) vorgesehen sind,
über die unter Einsatz einer Auswertvorrichtung (29) durch Verstellen der Drossel­ klappen (25) die den einzelnen Räumen (3.1; 3.2; 3.3) zuge­ leiteten Luftmengen einstellbar sind,
wobei der die dem Heizen und Lüften dienende Luft führende Zuluftkanal (13) vor der Verteilung (9) auf einzelne Zuluftkanäle (7.1; 7.2; 7.3) für die einzelnen Räume mit einer Erhitzungsvorrich­ tung (21) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Erhitzungsvorrichtung (21) mit einem dem Heizungs- bzw. Lüftungsluftbedarf entsprechenden Takt ein- bzw. ausschaltet,
• - den einzelnen Räumen (3.1; 3.2; 3.3) mit Vorrang bis zum Erreichen des Heizungssolls eine aufgeheizte Heizluft­ menge zugeführt wird,
• - während der Stillstandsperioden der Erhitzungsvorrich­ tung (21) über dieselben Zuluftkanäle (7.1; 7.2; 7.3) jedem einzelnen Raum (3.1; 3.2; 3.3) bis zum Erreichen des Gesamtlüftungssolls eine zusätzliche, unaufgeheizte Lüftungsluftmenge zugeführt wird,
• - wobei die gesamte Luftzufuhr, bestehend aus aufgeheizter und unaufgeheizter Luft für jeden Raum von der Auswert­ vorrichtung (29) durch Öffnen und Schließen der Drossel­ klappen (25) zumeßbar ist und
• - wobei es sich um eine zentrale Auswertvorrichtung (29) handelt, in der das für jeden Raum vorbestimmte Gesamt­ lüftungssoll gespeichert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumessung der Heizluftmengen mittels Raum­ thermostaten (T) und die Zumessung der Lüftungsluftmengen durch Zeittakten mittels der Auswertvorrichtung (29) erfolgt.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Erhitzungsvor­ richtung (21) ein Wärmetauscher (23) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzungsvorrichtung (21) eine Wärmepumpe ist.