DE3528957A1

DE3528957A1 - Warning system for monitoring a ventilation system for buildings, particularly stables, for intensive animal husbandry

Info

Publication number: DE3528957A1
Application number: DE19853528957
Authority: DE
Inventors: Hermann Westhoff
Original assignee: VENTOS LUEFTUNGSTECHNIK GmbH
Current assignee: VENTOS LUEFTUNGSTECHNIK GmbH
Priority date: 1985-08-13
Filing date: 1985-08-13
Publication date: 1987-02-26

Abstract

This warning system provides monitoring which can be reliably carried out at justifiable expenditure by means of monitoring of the ventilator power and temperature, in that the measurement values for the ventilator power and the temperature are compared with one another and, by evaluating the comparison value with a threshold value generator, are used for triggering an alarm.

Description

Die Erfindung betrifft eine Warnanlage nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.The invention relates to a warning system according to the waiter Concept of claim 1.

Lüftungsanlagen für Gebäude sind insbesondere bei Ställen für die Intensivtierhaltung lebenswichtig, da sie nicht nur für eine Atemluftzufuhr und Schadgasabfuhr, sondern auch für die Stabilisierung der Temperatur der sich durch die Abgabe von Körperwärme rasch aufheizenden Luft im Stall verantwortlich sind. Ein Ausfall einer Lüftungsanlage kann in solchen Anwendungsfällen binnen weniger Stunden zum Tod der Stalltiere führen. Somit kann ein durchaus in Betracht zu ziehender Stromausfall schwerwiegende Folgen haben, wenn er über mehrere Stunden, etwa während der Nacht, unbemerkt bleibt.Ventilation systems for buildings are particularly common in stables vital for intensive livestock farming since they are not only for breathing air supply and pollutant gas removal, but also for the stabilization of the temperature by the Release of body heat quickly heating air in the barn are responsible. A failure of a ventilation system can be used within a few hours in such applications lead to the death of the barn animals. So a can power outage to be considered serious consequences if it lasts for several hours, such as during the night, remains unnoticed.

Dementsprechend hat man in der Praxis Warn- oder Alarmanlagen entwickelt, die mit einer eigenständigen, zumindest zeitweilig netz unabhängigen Überwachung für einen Ausfall der Netzspannung ausgestattet sind. Dabei ergeben sich besonders Schwierig keiten insoweit, als nur ein Totalausfall der Spannungsver sorgung zuverlässig erkannt werden kann, wenn etwa in einem Drehstrom-Versorgungsnetz nur eine der drei Phasen ausfällt und der angesteuerte Ventilator, ohne eine hinreichende Leistung abzugeben, durch induktive Verkopplung auch eine Spannung in dem ausgefallenen Strang liefert. Somit ist nicht einmal ein Teilausfall in der zugeführten elektrischen Versorgungsspannung verläßlich zu erkennen.Accordingly, warning or alarm systems have been developed in practice, those with an independent, at least temporarily network independent monitoring for a power failure are equipped. This is particularly difficult insofar as only a total failure of the voltage ver supply can be reliably recognized, for example in a Three-phase supply network only one of the three phases fails and the controlled fan without a sufficient one Output power, also by inductive coupling Delivers tension in the failed strand. Consequently is not even a partial failure in the fed electrical supply voltage can be reliably recognized.

Weiterhin aber bleibt bei einer solchen Überwachung alles unentdeckt, was an Ausfällen in der Lüftungsanlage selbst mitsamt Regler und Ventilator auftreten kann, so daß eine bei ordnungsgemäß anstehender Versorgungsspannung ausge fallene Lüftungsanlage keinen Alarm auslösen würde.However, everything remains with such monitoring undetected what failures in the ventilation system itself can occur together with controller and fan, so that a when the supply voltage is correctly applied falling ventilation system would not trigger an alarm.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Warnanlage zu schaffen, die einen möglichst vollständigen Bereich der Lüftungs anlage zu überwachen vermag, ohne daß hierzu ein unwirt schaftlicher Aufwand erforderlich wäre und/oder eine hohe Störungsanfälligkeit der Anlage zu deren unbemerktem Aus fall oder aber zu häufigen Fehlalarmen führt.The object of the invention is to create a warning system, the most complete area of ventilation can monitor the plant without an unwanted host economic effort would be required and / or a high Susceptibility of the system to go unnoticed case or leads to frequent false alarms.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe von einer Warn anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgehend mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is a warning System based on the preamble of claim 1 the characterizing features of claim 1 solved.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird die Ventilator leistung und damit ein für die Gesamtfunktion der Lüftungs anlage repräsentatives Signal für die Alarmauswertung auf genommen. Damit lassen sich grundsätzlich alle in der Signal kette vor diesem Ausgangssignal verwandten Funktionen über wachen. Im Gegensatz zu der eingangs betrachteten Überwachung der Versorgungsspannung, die auf die Erfassung der Netz spannung beschränkt ist, läßt sich hier ein weitgehend voll ständig über die Funktionen der Lüftungsanlage ausgedehnter Überwachungsbereich erzielen. Der Anteil nicht überwach barer Störungsfälle die gerade wegen der trügerischen Sicher heit einer entsprechenden Warnanlage besonders gefährlich sind, werden großenteils eliminiert.With the solution according to the invention, the fan performance and therefore one for the overall function of the ventilation representative signal for alarm evaluation taken. This basically allows everyone in the signal chain related functions before this output signal watch. In contrast to the surveillance considered at the beginning the supply voltage that is on the detection of the network voltage is limited, can be largely full here constantly expanded over the functions of the ventilation system Achieve surveillance area. The portion not monitored table malfunctions precisely because of the deceptive security appropriate warning system is particularly dangerous are largely eliminated.

Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, daß die Ventilator leistung keine feststehende Größe ist, bei der - etwa wie bei der Versorgungsspannung - nur zwischen Leistungsabgabe und Leistungsausfall zu unterscheiden wäre. In der Praxis wird die Ventilatorleistung zumindest in Abhängigkeit von der Lufttemperatur über den Regler verändert und kann darüber hinaus durch direkte manuelle Eingriffe oder durch Sollwertverstellungen am Regler zusätzlich verändert werden. Durch solche Umstände wird die Auslegung einer Warnanlage erschwert, die nur bei hoher Funktionssicherheit tauglich ist. In dieser Hinsicht hat sich gezeigt, daß es möglich ist, vom Temperaturwert ausgehend und unter Vorgabe praktisch ermittelbarer Schwellwerte auch bei variierender Ventilatorleistung festzustellen, ob diese einer intakten Lüftungsanlage entspricht oder fehlerhaft niedrig (oder auch hoch) ist.However, it should be borne in mind that the fan performance is not a fixed quantity at which - about how for the supply voltage - only between power output and power loss would be differentiated. In practice the fan output is at least dependent on the air temperature can be changed via the controller furthermore by direct manual intervention or by Setpoint adjustments on the controller can also be changed. Due to such circumstances, the design of a warning system difficult, which is only suitable with high functional reliability is. In this regard, it has been shown that it is possible is based on the temperature value and by default practically ascertainable threshold values even with varying ones Fan performance to determine whether this is intact Ventilation system corresponds or incorrectly low (or also high).

Es versteht sich, daß die vorbetrachtete Problematik bisher ein ernsthaftes Hemmnis bei der Entwicklung praxisgerechter Warnanlagen war, von der zwar unzulänglichen aber robusten Überwachung der Stromversorgung abzugehen und eine weiter gehende, komplexe Überwachung vorzusehen - zumal anderweitige Alarmanlagen, etwa zu einer Gebäude- oder Objektüberwachung - teilweise wegen ihrer mangelnden Zuverlässigkeit bekanntgeworden sind. Alarmanlagen bedenklicher Zuverlässigkeit wären jedoch in einem derart funktions- und lebenswichtigen Bereich neben der Lüftungsanlage von Ställen nicht brauchbar.It goes without saying that the previously considered problem has so far a serious obstacle to developing practical Warning systems was, from the inadequate but robust Monitoring of the power supply go off and one more Provide extensive, complex surveillance - especially other Alarm systems, such as for building or property monitoring - partly known for its lack of reliability are. Alarm systems of questionable reliability would be in such a functional and vital area besides the ventilation system of stables cannot be used.

Für die Praxis ist entscheidend wichtig, daß die Über wachung der Ventilator-Leistung verläßlich und robust sein muß. In dieser Hinsicht erscheint es kaum vertretbar, etwa eine Windfahne als Strömungswächter einzusetzen, da die Witterungs- und Staubeinwirkung einer solchen Windfahne eine hohe Störungs anfälligkeit erwarten läßt.In practice it is crucial that the over monitoring of fan performance must be reliable and robust got to. In this regard, it hardly seems reasonable, for example one Use wind vane as a flow monitor because the weather and dust exposure of such a wind vane a high level of interference vulnerability can be expected.

Demgegenüber hat es sich aber als eine sehr vorteilhafte Mög lichkeit zur Leistungsüberwachung des Ventilators herausgestellt, an dem Ventilator einen Drehzahlmesser anzukoppeln, der mit seiner Tachospannung einen repräsentativen Wert für die Förderleistung des Ventilators bietet. Ein solcher Dreh zahlmesser läßt sich erforderlichenfalls außerhalb des Ventilatorgehäuses installieren und im übrigen so kapseln, daß ein störungsfreier Betrieb gewährleistet werden kann.In contrast, it has proven to be a very advantageous option to monitor the performance of the fan, to couple a tachometer to the fan, which with its tachometer voltage a representative value for the Delivery capacity of the fan offers. Such a spin If necessary, the counter can be placed outside the Install the fan housing and otherwise encapsulate it that trouble-free operation can be guaranteed.

Weiterhin kann ein Druckmeßfühler im Luftweg des Ventilators angeordnet sein, um entweder den Unterdruck vor dem Ventilator oder den Überdruck hinter dem Ventilator als Maß für die Förderleistung aufzunehmen. Vorzugsweise werden zwei Druckmeßfühler an hintereinanderliegenden Querschnitten des Luftwegs angebracht, um mit einer Differenzmessung das Druckgefälle und damit die Leistung des Ventilators aufzunehmen.Furthermore, a pressure sensor in the airway of the Fan can be arranged to either the negative pressure in front of the fan or the positive pressure behind the fan as a measure of the delivery rate. Preferably two pressure sensors are connected one behind the other Cross sections of the airway attached to one Differential measurement the pressure drop and thus the performance of the fan.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert ist. Die einzige Figur der Zeichnung veranschaulicht als Blockschaltbild die Funktion der Alarmanlage in schematisierter Form.Further features and advantages of the invention result from the claims and the description below, in an embodiment of the object of the invention is explained in more detail with reference to a drawing. The only Figure of the drawing illustrates as a block diagram the function of the alarm system in a schematic form.

Die in der Zeichnung dargestellte, insgesamt mit 1 be zeichnete Warnanlage zu einer Lüftungsanlage weist aus gangsseitig einen Alarmschalter 2 aus, an den übliche Signalgeräte wie Sirenen, Glocken, Warnlampen u. dgl. an schließbar sind und der durch eine Relaisspule 3 be tätigt wird. Eingangsseitig weist er einen Temperaturfühler 4 auf, der einen Meßwert für die Temperatur im Stall auf nimmt, und weiterhin einen Ventilator-Meßaufnehmer 5, der hier in Form eines Tachogenerators ausgebildet sei, welcher am Ventilator einer zugehörigen Lüftungsanlage (nicht dar gestellt) angebracht ist und mit der drehzahlabhängig ge lieferten Generatorspannung ein für die Ventilatorleistung repräsentatives Meßsignal liefert.The illustrated in the drawing, a total of 1 be marked warning system for a ventilation system has an alarm switch 2 on the aisle side, to the usual signal devices such as sirens, bells, warning lamps and. Like. Can be closed and which is operated by a relay coil 3 . On the input side, it has a temperature sensor 4 , which takes a measured value for the temperature in the barn, and also a fan sensor 5 , which is designed here in the form of a tachometer generator, which is attached to the fan of an associated ventilation system (not shown) and with the generator voltage delivered depending on the speed delivers a representative measurement signal for the fan performance.

Die von den Meßwertgebern 4, 5 gelieferten Signale werden in einer elektronischen Schaltung verarbeitet, um in dem zu überwachenden Ausfall der Lüftungsanlage das Relais 3 auszusteuern und damit den Alarm auszulösen.The signals supplied by the sensors 4 , 5 are processed in an electronic circuit in order to control the relay 3 in the event of the ventilation system failure to be monitored and thus trigger the alarm.

Hierzu wird der von dem Meßwertgeber 4 für die Temperatur, der in Form eines NTC-Widerstandes ausgebildet ist, an einen ersten Operationsverstärker 6 angelegt, der ein zweites Eingangssignal von einem Einstellpotentiometer 7 empfängt, mit dem der Arbeitsbereich des Operationsverstärkers 6 justierbar ist. Der Meßwertgeber 5 ist mit einem Operations verstärker 8 verbunden, welcher gleichfalls über einen zweiten Verstärkereingang mit einem Einstellpotentiometer 9 verbunden ist, um den Arbeitsbereich justieren zu können. Zwischen dem Operationsverstärker 8 und dem Meßwertgeber 5 führt ein Stromzweig zu einem von Hand betätigbaren Schalter 10, mit dem dieser Eingang gegen Massepotential 11 kurzschließbar ist, wenn die Überwachung der Ventilatorleistung ausge setzt werden soll.For this purpose, the temperature sensor 4 , which is in the form of an NTC resistor, is applied to a first operational amplifier 6 , which receives a second input signal from a setting potentiometer 7 with which the operating range of the operational amplifier 6 can be adjusted. The transducer 5 is connected to an operational amplifier 8 , which is also connected to a setting potentiometer 9 via a second amplifier input in order to be able to adjust the working range. Between the operational amplifier 8 and the transducer 5 , a current branch leads to a manually operable switch 10 , with which this input can be short-circuited to ground potential 11 if the monitoring of the fan power is to be set.

Die über die Operationsverstärker 6 und 8 mit einem Pegel abgleich und mit einer gewünschten Verstärkung ausgegebenen Signale werden an zwei Eingänge eines dritten Operations verstärkers 12 geführt, um ein Differenzsignal zu bilden, welches bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes für den Alarmfall kennzeichnend sein soll. Es versteht sich, daß die Operationsverstärker 6, 8 und 12 in der bekannten, üblichen Weise in ihrer Verstärkung einstellbar sind, so daß die Kennlinien für die gemessene Ventilatorleistung und die Kennlinien für die Temperatur im Stall, wie sie sich im Normalbetrieb ergeben, so aneinander angenähert werden können, daß sie den für den Alarmfall vorgesehenen Signalabweichungen nicht nahekommen.The leveled via the operational amplifiers 6 and 8 and output with a desired amplification signals are routed to two inputs of a third operational amplifier 12 in order to form a difference signal which is to be characteristic of the alarm when a predetermined limit value is exceeded. It goes without saying that the amplification of the operational amplifiers 6, 8 and 12 can be adjusted in the known, customary manner, so that the characteristic curves for the measured fan power and the characteristic curves for the temperature in the barn, as they result in normal operation, are so mutually related can be approximated that they do not come close to the signal deviations intended for the alarm case.

Die im Operationsverstärker 12 gebildete Signalabweichung wird einem Schwellwertgeber 13 zugeführt, welcher nur dann ein Ausgangssignal liefert, wenn die ihn vom Operationsver stärker 12 zugeführte Signaldifferenz - positiv oder negativ - den Schwellwert überschreitet.The signal deviation formed in the operational amplifier 12 is fed to a threshold value transmitter 13 , which only delivers an output signal when the signal difference supplied to it by the operational amplifier 12 - positive or negative - exceeds the threshold value.

Das Ausgangssignal des Schwellwertgebers durchläuft noch ein Verzögerungsglied 14, um Kurzausfälle auszublenden. Wenn beispielsweise nach einem Stromausfall für eine kurze Zeitdauer eine Störung zu verzeichnen ist, die noch keine kritischen Wirkungen hervorrufen kann, wird die Störungsmeldung durch das Verzögerungsglied 14 unter drückt. Ähnliche Situationen können sich durch Reglerum schaltungen der Ventilatorleistung kurzzeitig ergeben oder auch durch Spannungsimpulse vorgetäuscht werden, die vom Netz her eingestreut werden. In dieser Hinsicht reicht es aus, wenn nur über mehr als zwei Minuten anstehende Störungen weitergeleitet werden, worauf das Verzögerungs glied 14 abgestimmt werden kann.The output signal of the threshold value transmitter passes through a delay element 14 in order to suppress short failures. If, for example, after a power failure for a short period of time a disturbance can be recorded, which can not yet cause any critical effects, the fault message is suppressed by the delay element 14 . Similar situations can arise for a short time by switching the fan output, or can be simulated by voltage impulses that are interspersed from the network. In this regard, it is sufficient if pending faults are only passed on for more than two minutes, after which the delay element 14 can be tuned.

Die Warnanlage 1 wird aus dem Netz über ein Netzteil 15 versorgt, welches aus der Netzwechselspannung von 220 V, 50 Hz eine Gleichspannung von 12 V erzeugt, die den Operationsverstärkern als Betriebsspannung zugeführt wird und auch dem Schwellwertgeber 13 sowie dem Verzögerungs glied 14 als Versorgungsspannung dient. Diese Versorgungs spannung legt auch den Arbeitsbereich der Meßwertgeber 4 und 5 fest, von denen der Temperaturgeber über einen Temperaturbereich von 15°C bis 25°C ein von 0 V bis 10 V ansteigendes Meßsignal liefert. In gleicher Weise liefert der Tachogenerator ein mit der Drehzahl stetig und linear ansteigendes Signal von 0 V bei Lüfterstillstand bis 10 V bei voller Lüfterdrehzahl.The warning system 1 is supplied from the network via a power supply unit 15 , which generates a DC voltage of 12 V from the AC mains voltage of 220 V, 50 Hz, which is supplied to the operational amplifiers as an operating voltage and also serves as a supply voltage for the threshold value transmitter 13 and the delay element 14 . This supply voltage also defines the working range of the sensors 4 and 5 , of which the temperature sensor supplies a rising signal from 0 V to 10 V over a temperature range of 15 ° C to 25 ° C. In the same way, the tachogenerator delivers a signal that increases steadily and linearly with the speed from 0 V when the fan is at a standstill to 10 V at full fan speed.

Ein entsprechender Spannungsbereich läßt sich einstellen, wenn an die Stelle des Tachogenerators 5 ein Druckgeber gesetzt wird, der statt der Lüfterdrehzahl den Luftdruck an einem geeigneten Punkt des Luftweges mißt. Vorzugsweise werden in einem solchen Fall zu einer Differenzmessung zwei Druckwächter eingesetzt, deren Meßwerte entweder in einem zusätzlichen, vorgeschalteten Operationsverstärker ver glichen und dann erst dem Operationsverstärker 8 zugeführt werden oder die auf verschiedene Eingänge des Operations verstärkers 8 geschaltet sind, wobei dieser zumindest drei Verstärkereingänge aufweisen muß.A corresponding voltage range can be set if a pressure sensor is placed in the place of the tachometer generator 5 , which measures the air pressure at a suitable point in the airway instead of the fan speed. Preferably, two pressure switches are in such a case to a differential measurement used, the measured values of changes in an additional upstream op amp aligned and only then the operational amplifier 8 are supplied or to different inputs of the operational amplifier are connected 8 either, wherein said said at least three amplifier inputs got to.

Eine zuverlässige Funktion der Warnanlage auch bei Spannungsausfall kann entweder dadurch gewährleistet werden, daß mit dem Ausfall der elektronischen Betriebsspannung von 12 V auch der Alarm ausgelöst wird oder aber daß diese Betriebsspannung für eine hinreichende Dauer aufrechter halten wird, beispielsweise durch eine Notversorgung über Batterien.The warning system also functions reliably Power failure can either be guaranteed by that with the failure of the electronic operating voltage 12 V also triggers the alarm or that this Maintain operating voltage for a sufficient duration will hold, for example through an emergency supply Batteries.

In jedem Fall läßt sich auf die vorgeschriebene Weise bei Lüftungsanlagen für Ställe zur Massentierhaltung wie auch für sonstige Gebäuse mit wesentlich von der Lüftungsanlage abhängigen Funktionen eine Überwachung zur Alarmauslösung einrichten, die nicht wie bisher lediglich die Stromver sorgung erfaßt und alle weiteren Funktionen übersieht, sondern die auch insbesondere die Ventilator- und Regelungs funktionen miterfaßt, und zwar in einer Weise, die bei vertretbarem Aufwand stille Ausfälle wie auch Fehlalarm mit hinreichender Zuverlässigkeit ausschließbar macht.In any case, you can in the prescribed manner Ventilation systems for stalls for factory farming as well for other buildings with much of the ventilation system dependent functions monitoring for alarm triggering set up, which is not only the Stromver care recorded and overlooked all other functions, but also the fan and control in particular functions, and in a way that at reasonable effort silent failures as well as false alarm can be excluded with sufficient reliability.

Claims

1.Warning system for monitoring a ventilation system for buildings, in particular stalls for intensive animal husbandry, in which the ventilation system has at least one fan which can be controlled via a controller and which has a variable output, depending on a temperature value measured in the stall, characterized by a fan sensor assigned to the fan ( 5 ), which provides a representative measurement signal for the fan power, which is supplied to a comparator ( 12 ) in addition to a measurement signal for the temperature value in the building, the comparator ( 12 ) exceeding a predetermined threshold value for a maximum permissible deviation of the measurement signals a threshold value transmitter ( 13 ) emits a signal for alarm control.

2. Warning system according to claim 1, characterized in that the fan sensor comprises a tachometer coupled to the fan rotating ( 5 ).

3. Warning system according to claim 1 or 2, characterized records that the fan sensor at least one Includes pressure sensor in the airway of the fan.

4. Warning system according to claim 3, characterized in that at least two pressure sensors in a row measuring points located in the airway of the fan and are connected to output a pressure difference.

5. Warning system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the comparator is assigned a delay element ( 14 ).