DE3519917A1

DE3519917A1 - Verfahren zum energie und leistung sparenden betrieb von lueftungstechnischen anlagen

Info

Publication number: DE3519917A1
Application number: DE19853519917
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Dr.-Ing. 8000 München Gößl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-06-04
Filing date: 1985-06-04
Publication date: 1986-12-04

Description

Verfahren zum energie- und leistungssparenden Betrieb von lüftungstechnischen Anlagen

Es ist bekannt, lüftungstechnische Anlagen dadurch zu steuern, daß Grenzwerte für Temperatur, Feuchte sowie für die Luftgeschwindigkeiten im Raum und im Lüftungskreislauf als Kriterien verwendet werden.

Dies führt dazu, daß z. B, Kaltesatze bei höheren Außentemperaturen zu einem Zeitpunkt eingeschaltet werden, bei dem die übrigen elektrischen Verbraucher wie Beleuchtung, Aufzüge, Pumpen, wie dies bei Kaufhausern der Fall ist - sowieso schon eine hohe Spitze haben. Die Leistung für die Kälteerzeugung sattelt sich dadurch auf diese Spitze auf, was nicht nur zu einer Erhöhung des Leistungspreises führt, sondern wegen der Leistungsbereitstellung auch zu einem erhöhten Energieverbrauch für die Herstellung der dafür nötigen Leistung führt. Eine erhöhte Inanspruchnahme der elektrischen oder mechanischen Leistung kommt vor allem dadurch zustande, daß der Zusammenhang zwischen Feuchte und Temperatur nicht genügend berücksichtigt wird.

Bei hohen Kaumtemperaturen beginnt neben der Temperatur die Kaumfeuchte eine dominierende Rolle zu spielen, da jetzt der Einfluß der Hautverdunstung stark ansteigt.

Dies ist dann sehr deutlich zu erkennen, wenn man die obere Grenze der Behaglichkeit betrachtet, wo der Körper zu schwitzen beginnt. Diese Grenze ist bei einem Wassergehalt der Luft ' von ca. 12 g/kg Luft anzusetzen.

Bei einer Lufttemperatur von 25° C wird bei einer relativen Feuchtigkeit von 60 fi ein Wassergehalt von ca. 12 g/kg Luft erreicht.

Steigt die Temperatur an, so muß die relative Feuchtigkeit, um 12 g/kg Luft nicht zu überschreiten, abnehmen.
Daraus ergibt sich, daß die Wertigkeit der Feuchte bei Temperaturen von etwa 25° C aufwärts zunimmt.

Bildet man einen Wert für die Schwüle, so müßte sie etwa der Beziehung S = m · χ + t entsprechen, wobei
t der Temperatur in ⁰C entspricht,
m einen Faktor und

χ dem Wassergehalt in g/kg Luft darstellt.
Wenn man m vereinfacht mit 2 ansetzt, so ergibt sich ein Schwülewert bei 25° C und 12 g/kg Luft von 49.
Als Grenzwert für die Schwüle wird 54 anzusetzen sein. Der DIJM Wert - DIH 1946 - bei 26° C und einer relativen Feuchtigkeit von 55 % ergibt nach der obigen Beziehung einen Schwülewert 49,54.

Um Energie zu sparen - sowohl die Leistung als auch den Verbrauch - soll nun erfindungsgemaß der Einschaltpunkt der Kältesätze vom Schwülewert gesteuert werden. Dabei soll auch die Speicherwirkung des Gebäudes mit berücksichtigt werden.
Das heißt, daß man sich bemüht den Einsatz von Kältemaschinen in eine Zeit zu verlegen, bei der die Spitze für den Antrieb auf ein Gebiet verschoben wird, in dem Lasttäler vorhanden sind. Der Schwülewert wird durch einen Rechner vorausberechnet, da die innere Feuchtigkeitserhöhung z. B. durch die Zahl der Personen bekannt ist. Ein praktisches Beispiel soll die Wirkung einer solchen, die Speicherwirkung der Gebäude berücksichtigende Schwülesteuerng aufzeigen: Gegeben sind:
die gesamte Zuluftmenge - durch die VDI-Richtlinie 2082 sowie die Frischluft durch die übrigen Vorschriften - wie Arbeitsstätten VO -.

Für die Bemessung ist aber auch die Einblastemperatur maßgebend, die für die Heizung z. B. 40° C nicht überschreiten soll und die für die Kälte 16° C nicht unterschreiten soll.
Meist sind Anlagen vorgesehen, die keine Vollklimaanlagen sind z. B. für die Temperatur und Feuchteregelung.
Wenn nun der Wert für die Temperatur von 26° C gehalten wird, ' entsteht ein hoher Kühlbedarf - wegen der Begrenzung auf 16° C Einblastemperatur - auch ein hoher Luftmengenbedarf. Beides erhöht den Energieverbrauch und den Leistungsbedarf . Wenn man den Schwülewert z. B. 50 einhält, kann man die Raumtemperatur ansteigen lassen, wodurch der Kältebedarf und der Zuluftmengenbedarf erheblich absinken. Ein Beispiel ist in der beiliegenden Figur dargestellt:

Es ist folgendes Lüftungssystem gezeichnet mit folgenden einzelnen Elementen:

1 = Zuluftventilator, 2 = Erhitzer, 3 = Kühler, 4 = Luftstromregler, 5 - Expansionskasten, 6 = Auslaß, 7 = Abluft,
8 s Abluftventilator, 9 = Regler, 10 = Thermostat, 11 = Hygrostat, 12 = Rechner für die Verknüpfung von Temperatur und Feuchte, 13 - 15 ^B Hilfsrelais, 16 = Schutz für Kältesatz, 17 = Kältesatz, 18 » Heizkessel, 19 = Vorlauf, 20 = Rücklauf, 21 = Mischer mit Hilfsrelais, 22 = Klappe, 23 = Zuluftventilatorsteuerung, 24 = Abluftventilatorsteuerung.
Über die Klappe (22) wird Außenluft und Umluft von dem Zuluftventilator (1) angesaugt, in einem Erhitzer (2) erhitzt bzw. in einem Kühler (3) gekühlt , einem Luftmengenregler zugeführt; ein Raumthermostat (10) und ein Hygrostat (11) geben ' Stromimpulse an einen Rechner (12) ab, der nach der Beziehung für die Schwüle S = m · χ + t einen Grenzwert an die Hilfsrelais (13» 14, 1b) - jeweils für die wählenden Stufen für die Kältemaschine (17) weitergibt mit der Aufgabe, das Einschalten des Schützes (16) freizugeben.

Die Freigabe wid auch durch die Ermittlung des Speicherwertes des Gebäudes bewirkt. Da bei Gebäuden immer mit einem erheblichen Nachlauf der Raumtemperatur zu rechnen ist, kann der Rechner die Freigabe auch in eine Zeit verlegen, bei der nicht die elektrische Spitze des Gebäudes vorliegt.
Die Energieeinsparung liegt auf 2 Ebenen

- zunächst durch die Anhebung der Temperatur auf Werte über 26° C - nach DIU 1946 - werden die Volumensstrome und die Kälteleistungen gesenkt im Sinne einer Verbrauchssenkung

- dann wird die leistungsanforderung aus dem vorgelagerten elektrischen Netz gesenkt, was ebenfalls eine Energieverbrauchssenkung dadurch bewirkt, daß weniger Leistung bereitzustellen ist.

Das an diesem Beispiel gezeigte System kann bei allen gängigen Lüftungssystemen angewandt werden. Es besteht im wesentlichen in der Verknüpfung von Temperatur, Feuchte zu einem Schwülewert und in der Berücksichtigung der Speicherwirkung des Gebäudes.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum energiesparenaen und leistungssparenden Betrieb von lüftungstechnischen Anlagen dadurch gekennzeichnet, daß
die Kaumtemperatur und die Raumfeuchte Teil 10 und 11 zu einem Hilfsbegriff der Schwüle verknüpft werden, die den Einsatz von Kälte und Wärme steuert.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1 d. g., daß im Rechner auch die Speicherwirkung des Gebäudes berücksichtigt wird, die sich
durch einen Nachlauf der Raumtemperatur und Feuchte gegenüber den rechnerischen Werten auswirkt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2 d. g., daß der Rechner 12 die Luftmengen über die Zuluft- und Abluftventilatoren Hilfsrelais 23 und 24 steuert.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2 d. g., daß der Luftstromregler 4 über den Rechner gesteuert wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 d. g., daß auch Nachbehandlungsanlagen, wie !Nacherhitzer und Nachkühler in die 'Demperatur-Feuchteverknüpfung einbezogen werden.

6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2 d. g., daß der Rechner die Außenluftenthalpie mit Vorrang einsetzt.