DE3600268A1 - Modulares geraet zur luftqualitaetsregelung und energieeinsparung - Google Patents

Modulares geraet zur luftqualitaetsregelung und energieeinsparung

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Description

Eine schematische Darstellung des Luftqualitätsregelgerätes ist in Abb. 1 wiedergegeben.
Die Darstellung ist durch den bisherigen Text erläutert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist einem Schema-Schaltplan Abb. 2 dargestellt und wird in folgendem beschrieben:
Es handelt sich um eine Luftqualitätsregelung in der RLT-Anlage einer Sporthalle.
Bestimmende Größen der Luftqualität sind hier CO2 (Sportliche Aktivität) sowie relative Luftfeuchte (Duschen).
Diese Größen werden erfaßt und in das Regelgerät eingegeben. Die zugehörigen Sollwerte sind unabhängig einstellbar (z.B. 1000 ppm CO2 und 50% r.F) Im Regelmodul werden Ist- und Sollwert verarbeitet (Integrieren­ der Regler).
Das Signal der Regelstufe durchläuft die Modifikationen:
  • a) Begrenzung der Außenluftrate bei tiefen Außentemperaturen (t A ) (DIN 1946)
  • b) Begrenzung der Außenluftrate in der Aufheizphase nach der Innentemperatur (t i )
Das modifizierte Signal, eine Gleichspannung wird auf das Stellglied geführt, in Beispiel der Linearmotor einer Mischkammerklappe.
Stand der Technik:
In Räumen oder Gebäuden ist aus hygienischen, physiologischen und bauphysikalischen Gründen ein gewisser Luftaustausch mit der Außen­ luft notwendig. Dieser Austausch erfolgt teilweise unkontrolliert auf dem Wege natürlicher Lüftung, teilweise kontrolliert über maschi­ nelle Anlagen.
In der Regel wird in maschinellen Anlagen (RLT-Anlagen) ein Teil der Abluft als Fortluft ins Freie geleitet und die gleiche Menge Außen­ luft mit der restlichen Umluft aus Zuluft den Räumen zugeführt.
Entscheidend für die Luftqualität und für den Energieverbrauch ist der jeweilige prozentuale Anteil der Außenluft an der Zuluft. Dieser Anteil kann, nach Bedarf, von 0-100% variieren.
In überwiegendem Teil der bestehenden Anlagen wird dieser Anteil manuell eingestellt.
Es sind Regeleinrichtungen bekannt, die versuchen, die Luftqualität zu erfassen und danach die Außenluftrate zu bestimmen, so z.B. der Luftqualitätsfühler FR-G 4 der Stäfa-Control-Systeme mittels eines Gassensors für oxydierbare Gase (Prospekt der Fa. SCS).
Weiterhin sind Regeleinrichtungen bekannt, die den CO2-Gehalt der Raumluft erfassen und damit die Außenluftrate regeln, so z.B. der CO2-Detektor CY 6100 A von Honeywell (Prospekt).
Kritik am Stand der Technik:
Die weit verbreitete manuelle Regelung hat den Nachteil, daß besonders bei stark wechselnder Nutzung die Anforderung an die Luftqualität nicht eingehalten werden und/oder daß anderseits wegen einer zu hohen Außen­ luftrate der damit verbundene Energieverbrauch unnötig hoch ist.
Die bisweilen eingesetzten Gassensoren auf Halbleiterbasis können nun oxydierbare Bestandteile der Luft erfassen und sind nicht selektiv.
Die dadurch mögliche Aufsummierung einzelner, selbst nicht bedenklicher Komponenten, zu einer scheinbar bedenklichen Gesamtgröße, die einen Soll­ wert überschreitet, führt letztendlich zu Energieverschwendung.
Die bisweilen eingesetzten Regler mit CO2-Messung erfassen zwar eine wichtige Komponente der Luft, unterschlagen dabei aber andere nicht zu unterschätzende Parameter, wie z.B. Feuchte, CO.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst umfassendes, an unterschiedliche Bedürfnisse anpaßbares Luftqualitätsregelgerät zu schaffen und gleichzeitig Energie einzusparen.
Lösung:
Diese Aufgabe wird durch die verschiedenen elektronischen Module des Luft­ qualitätsregelgerätes und deren Verknüpfung gelöst.
Eingangskanäle:
Zunächst sind ein oder mehrere Eingangskanäle vorhanden, in welche die Signale von Sensoren und/oder andere Meßgeräte münden. Hier sind die für den jeweiligen Anwendungsfall (Nutzung des Raumes) relevanten Größen zu wählen:
In der Regel wird der CO2-Gehalt dazu gehören.
Weitere Führungsgrößen sind relative Feuchte, Kohlenstoffmonoxyd, radio­ aktiver Strahlung (z.B. Radon), toxische Stoffe (z.B. (Formaldehyd, H2S) Geruchsstoffe (z.B. aromatische Kohlenwasserstoffe), stöchiometrisch ge­ fährliche Zusammensetzung von Gasen (Explosionsgefahr) sowie Mangelzu­ stände (z.B. von Sauerstoff).
Sollwerteinstellung:
Für diese verschiedenen Größen sind unabhängig voneinander Sollwerte einstellbar. Hier sind als Sollwerte Grenzwerte zu verstehen, die nicht überschritten werden sollen.
Die Einstellung der Sollwerte erfolgt nach objektiven Kriterien, z.B. MAK- Werten, Normen oder anderen Richtlinien.
Regelmodul:
Die Verarbeitung der Signale sowie der eingestellten Sollwerte erfolgt elektronisch in Regelkreisen, die analog oder digital realisiert sein können und die verschiedene, dem jeweiligen Bedarf angepaßte Regelalgorithmen aufweisen, auch selbstadaptierende Systeme werden verwendet. Die Regelung erfolgt unabhängig für die verschiedenen Eingangsparameter.
Modi:
Das Ausgangssignal des Reglers geht entweder direkt auf das Adaptermodul oder wird nach Bedarf modifiziert.
Folgende Modifikationen sind einzeln oder zusammengefaßt vorgesehen:
  • 1. Begrenzungsmodus, außentemperaturabhängig, (z.B. nach DIN 1946)
  • 2. Begrenzungsmodus, innentemperaturabhängig, (z.B. Aufheizphase)
  • 3. Begrenzungsmodus, abhängig von der Außenluftqualität (z.B. Smog)
  • 4. Mindestwertmodus, (z.B. Sicherheitsmodus bei Ausfall des Regel­ gerätes)
  • 5. Belegungsmodus (z.B. Nichtanwesenheit von Personen läßt geringere Luftqualität zu)
  • 6. Sicherheitsmodus (z.B. Alarmauslösung bei Erreichen von gefährlichen Grenzwerten)
  • 7. Minderungsmodus (z.B. Verschleiß)
  • 8. Rauchermodus (z.B. Veränderung des CO2-Sollwertes bei Raucherlaubnis)
Adaptermodul:
Das direkte oder modifizierte Ausgangssignal des Reglers wird bei Bedarf über ein Adaptermodul an jeweilige Stellglieder angepaßt, z.B. in Form eines Spannungs- oder Phasenschnittsignals.
Erzielbare Vorteile:
Erreichen der von Benutzer geforderten Luftqualität bei geringstem Energie­ verbrauch mittels einem durch modularem Aufbau vielseitigem und leicht anpaßbarem Gerät.

Claims (2)

1. Modulares Gerät zur Luftqualitätsregelung in Räumen und zur Energieeinsparung dadurch gekennzeichnet, daß einerseits hygienisch einwandfreie Raumluft, deren Qualität über eine Führungsgröße erfaßt wird, bereit gestellt wird sowie andererseits der Energieverbrauch zur Auf­ heizung oder Aufbereitung der Luft minimal gehalten wird.
2. Regelgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr geeignete unterschiedliche Führungsgrößen unabhängig von­ einander erfaßt werden.
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