DE3703401A1 - Ventilatorteil sowie verfahren zur funktionskontrolle desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vetilatorteil für eine raum­ lufttechnische Anlage mit einer Druckwand und mindestens einem die Druckwand durchdringenden Ventilator, dessen saugseitiger Eingang und druckseitiger Ausgang in durch die Druckwand voneinander getrennten Kammern sich be­ finden, und geht weiter auf ein Verfahren zur Funktions­ kontrolle eines in eine raumlufttechnische Anlage ein­ gebauten Ventilatorteils, bei dem die Volumenleistung des Ventilators geprüft wird.

Bei raumlufttechnischen Anlagen ergibt sich häufig das Problem, daß aufgrund einer Fehleinschätzung bei der Konzeption der Anlage eine zu geringe Ventilatorleistung vorgeschrieben und dementsprechend im Betrieb nicht die erforderliche Volumenleistung erreicht wird, was zu Funk­ tionsstörungen führen kann. Da exakte Meßmöglichkeiten für die tatsächlich erreichte Volumenleistung einer in­ stallierten raumlufttechnischen Anlage bisher nicht zur Verfügung stehen, wird dabei die Schuld für einen vorhan­ denen Funktionsfehler oft an der falschen Stelle gesucht.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegen­ den Erfindung, einfache Mittel zur Verfügung zu stellen, um eine exakte Bestimmung der Volumenleistung einer in­ stallierten raumlufttechnischen Anlage bzw. des hierin eingebauten Ventilatorteils zu ermöglichen.

Geräteseitig wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Bereich beider Seiten der Druckwand jeweils mindestens ein mit einem Manometeranschluß versehener Druckfühler vorgesehen ist.

Mit Hilfe dieser eingebauten Druckfühler ist der absolute Wert der mittels des Ventilators, und zwar des in das Ven­ tilatorteil eingebauten Ventilators, erzeugbaren Druck­ differenz ermittelbar. Hierzu sind die beiden Fühler über ihren Manometeranschluß lediglich mit einer entsprechenden Manometeranordnung zu verbinden, was an jeder Stelle, al­ so vor Ort genauso wie auf einem Prüfstand, möglich ist und damit zu einer starken Vereinfachung der Funktions­ kontrolle einer raumlufttechnischen Anlage bzw. des hierin integrierten Ventilatorteils führt. Auf einem Prüfstand können die fest eingebauten Druckfühler zur Aufnahme von Kennlinien Verwendung finden, die vor Ort eine Bestimmung der Volumenleistung anhand der feststellbaren Druckdiffe­ renz ermöglichen. Infolge des festen Einbaus der Druck­ fühler ist dabei sichergestellt, daß sich reproduzier­ bare Verhältnisse ergeben und daß von Anfang an die Rand­ bedingungen des eingebauten Zustands automatisch Berück­ sichtigung finden. Dadurch, daß die Druckaufnahme unmit­ telbar an der Druckwand erfolgt, ist sichergestellt, daß nur der statische Druck aufgenommen wird und dynamische Komponenten ohne Einfluß bleiben, was sich vorteilhaft auf die erzielbare Genauigkeit und Reproduzierbarkeit auswirkt. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es daher möglich, aus dem mittels der Druckfühler vor Ort aufnehmbaren Wert den exakten Wert der tatsächlichen Vo­ lumenleistung genau abzuleiten und so im Falle von Funk­ tionsstörungen Erkenntnisse darüber zu gewinnen, ob bei­ spielsweise eine von Anfang an vorhandene Fehleinschätzung des Bedarfs oder eine fehlerhafte Berechnung für eine man­ gelnde Funktionsweise maßgebend sind. Dasselbe gilt auch für eine laufende Überwachung.

Die verfahrensmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß für das komplette Ventilatorteil mit einge­ bautem Ventilator Kennlinien ermittelt werden, die bei jeweils einer Ventilatordrehzahl die Änderung des Unter­ schieds zwischen den auf den beiden Seiten der Druckwand herrschenden Drücken in Beziehung zum Fördervolumen ent­ halten und daß anhand dieser Kennlinien sowie der Venti­ latordrehzahl und des am Einsatzort gemessenen Druckun­ terschieds an der Druckwand das Fördervolumen ermittelt wird. Die fest eingebauten Druckfühler können sowohl bei der Ermittlung der Kennlinien als auch bei der Ermitt­ lung des Fördervolumens vor Ort als Meßwertaufnehmer Ver­ wendung finden, so daß gleiche Randbedingungen vorliegen, was Voraussetzung für die gewünschte Reproduzierbarkeit und Genauigkeit ist.

Außer einer sporadischen Überwachung ermöglichen die er­ findungsgemäßen Maßnahmen, wie weiter oben bereits ange­ deutet ist, auch eine laufende Überwachung. Hierzu kann die mit den Manometeranschlüssen der Druckfühler hier vorzugsweise fest verbundene Manometeranordnung mit ihrem Ausgang einfach an einem Rechner liegen, in den zusätz­ lich die Drehzahl des Ventilators eingegeben und die oben erwähnten Kennlinien vorzugsweise in Form eines zusam­ men mit dem erfindungsgemäßen Ventilatorteil lieferbaren Datenträgers eingespeichert werden. Die laufende Überwa­ chung ermöglicht in vorteilhafter Weise nicht nur eine laufende Anzeige der aktuellen Werte, sondern auch eine automatische Alarmgabe bei Über- oder Unterschreiten von Grenzwerten. Durch Erweiterung der Meßdaten beispielswei­ se auf Strom- bzw. Leistungsaufnahme des Antriebsmotors und/oder der Drehzahl des Ventilators kann dabei eine äußerst präzise Fehleranalyse erfolgen.

Vorteilhaft können die Druckfühler an der Druckwand ein­ ander gegenüberliegend befestigt sein. Hierdurch ergibt sich ein besonders geringer baulicher Aufwand.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß die Druckfühler als im Bereich der Peripherie der Druckwand umlaufende, den die Druckwand durchdringenden Bereich des Ventilators umgreifende, mit mehreren Ein­ gängen versehene, vorzugsweise durch ringförmig gebogene Rohre gebildete Ringkanäle ausgebildet sind. Derartige Ringkanäle befinden sich sowohl saug- als auch drucksei­ tig zuverlässig im Windschatten, so daß sich auf ein­ fache Weise eine hohe Genauigkeit ergibt. Gleichzeitig ergeben die mit mehreren Eingängen versehenen Ringka­ näle einen Ausgleich örtlicher Druckunterschiede.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der übergeordneten Maßnahmen ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine raumlufttech­ nische Anlage in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Druckwand mit zugeordneten Druckfühlern und

Fig. 3 ein Kennlinienfeld für die Anordnung gemäß Fig. 1.

Die der Fig. 1 zugrundeliegende raumlufttechnische Anlage besteht aus mehreren, aneinander angesetzten, kastenförmi­ gen Einheiten. Der Aufbau und die Wirkungsweise dieser Einheiten sind an sich bekannt. Als zentrale Einheit ist hier ein Ventilatorteil 1 vorgesehen, das einen Ventila­ tor 2 und einen diesem zugeordneten Antriebsmotor 3 ent­ hält. Der Ventilator 2 und der Antriebsmotor 3 sind auf einer schwingungsgedämpften Palette 4 aufgenommen und an­ triebsmäßig durch einen auf entsprechenden Riemenscheiben 5, 6 aufgenommenen Riemen 7 miteinander verbunden. Der Durchmesser der Riemenscheiben 5, 6 ist dementsprechend maßgebend für die Drehzahl des Ventilators 2. Dieser be­ sitzt einen seitlichen, koaxial zur mittels der Riemen­ scheibe 6 antreibbaren Welle 8 angeordneten Saugstutzen 9 und einen tangential aus dem das nicht näher dargestellte, auf der Welle 8 aufgenommene Ventilatorrad umfassenden Ge­ häuse herauslaufenden Druckstutzen 10.

Dem Ventilatorteil 1 sind ein mit einem Filter 11 und einem Eingangsstutzen 12 versehenes Filterteil 13 vor­ geordnet und ein Leerteil 14 sowie ein hieran sich an­ schließendes, ein Kühlregister 15 und einen Kondensat­ abscheider 16 aufweisendes Kühlteil 17 und ein Ausström­ teil 18 mit Ausströmstutzen 19 nachgeordnet. Die einzel­ nen Komponenten besitzen einen tragenden Rahmen mit ei­ nem umlaufenden Mantel. Die aneinander anliegenden Stirn­ seiten der einzelnen Komponenten sind zur Bildung eines Strömungskanals offen. Lediglich im Bereich des Ventila­ torteils 1 ist eine quer zur Strömungskanalachse ange­ ordnete Druckwand 20 vorgesehen, die den Ansaugstutzen 9 und den Druckstutzen 10 des Ventilators 2 so voneinander trennt, daß diese mit ihrem offenen Querschnitt in durch die Druckwand 20 voneinander getrennten Kammern liegen. Der Eingangsquerschnitt des Saugstutzens 9 befindet sich in der der Druckwand 20 vorgeordneten, durch den Innenraum des Ventilatorteils 1 gebildeten Kammer 21. Der Ausgang des Druckstutzens 10 befindet sich in der durch den Innenraum des Leerteils 14 gebildeten Kammer 22.

Die Druckwand 20 ist als im Bereich der ausgangsseitigen Stirnseite des Ventilatorteils 1 an dessen tragenden Rahmen angeflanschtes Blech ausgebildet, an das der Ven­ tilator 2 mit seinem Druckstutzen 10 angeflanscht ist. Die Druckwand 20 besitzt, wie am besten aus Fig. 2 er­ kennbar ist, eine den Druckstutzen 10 dichtend aufneh­ mende Ausnehmung 23, so daß die Kammern 21 und 22 nur über den das nicht näher dargestellte Ventilatorrad auf­ nehmenden Arbeitsraum des Ventilators 2 in gegenseitiger Verbindung stehen. Der Druckstutzen 10 kann an der Druck­ wand 20 enden oder, wie im dargestellten Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 1, in die Kammer 22 des Leerteils 14 hineinragen. Die durch den Druckstutzen 22 beaufschlagte Kammer 22 des Leerteils 14 dient als dem Kühlteil 17 vor­ geordnete Verteilerkammer, die eine gleichmäßige Beauf­ schlagung des Kühlregisters über dem gesamten Strömungs­ querschnitt ergibt.

Auf beiden Seiten der Druckwand 20 sind, wie die Fig. 1 und 2 weiter erkennen lassen, den die Druckwand 20 durchdringenden Druckstutzen 10 umgreifende Druckfühler 24 bzw. 25 vorgesehen, die jeweils einen durch den äußeren Mantel des Ventilatorteils 1 bzw. des Leerteils 14 nach außen herausgeführten Anschlußstutzen 26 bzw. 27 für eine Manometeranordnung der in Fig. 1 bei 28 angedeu­ teten Art aufweisen. Die Druckfühler 24, 25 sind hier einfach als im Bereich der Peripherie der Druckwand 20 umlaufende, ringförmig gebogene Rohre ausgebildet, die mehrere, gleichmäßig über die Peripherie der Druckwand 20 verteilte Eingänge 28 in Form gebohrter Wandausneh­ mungen besitzen. Der Durchmesser der die Eingänge 28 bildenden Bohrungen liegt etwa in der Größenordnung zwi­ schen 1/4 und 1/2 des lichten Durchmessers der die Druck­ fühler bildenden Rohre. Die die Druckfühler 24 bzw. 25 bildenden Rohrbügel können etwa durch nicht näher darge­ stellte Rohrschellen etc. direkt an der Druckwand be­ festigt sein. Die Anschlußstutzen 26 bzw. 27 sind als bezüglich der Achse der schleifenförmigen Rohrbügel ra­ dial angesetzte Rohrstutzen ausgebildet, die durch den äußeren Mantel von Ventilatorteil 1 bzw. Leerteil 14 hindurchgeführt und mittels eines aufsteckbaren Schlauchs 29 mit dem Manometer 30 verbindbar sind.

Die Druckfühler 24, 25 mit zugeordneten Anschlußstutzen 26, 27 werden fest installiert, so daß jederzeit und jederort ein Manometer 30 angeschlossen werden kann, in­ dem dessen Anschlußschläuche 29 auf die fest installier­ ten Anschlußstutzen 26, 27 aufgesteckt werden. Mit Hilfe des in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise angeschlosse­ nen Manometers 30 läßt sich die Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite des in das Ventilator­ teil 1 eingebauten Ventilators 2 ermitteln. Die an der Druckwand 20 befestigten Druckfühler 24, 25 befinden sich dabei sowohl saugseitig als auch druckseitig im Wind­ schatten, so daß dynamische Einflüsse auf das Manometer 30 unterbleiben und nur der statische Druck aufgenommen wird.

Um die Volumenleistung einer raumlufttechnischen Anlage etwa der der Fig. 1 zugrundeliegenden Art anhand der mit Hilfe der Druckfühler 24, 25 aufnehmbaren Druckdifferenz zu ermöglichen, werden zunächst Kennlinien ermittelt, die, wie Fig. 3 erkennen läßt, für jeweils eine Ventilator­ drehzahl, d. h. eine Riemenscheibenpaarung, die Volumen­ leistung als Funktion der genannten Druckdifferenz ent­ halten. In dem der Fig. 3 zugrundeliegenden Kennlinien­ feld wurde die Druckdifferenz auf der Ordinate und die Volumenleistung auf der Abszisse aufgetragen. Für die Ventilatordrehzahlen n ₁, n ₂, n ₃ ergeben sich die Kennli­ nien K ₁, K ₂ bzw. K ₃. Bei der Ermittlung der Kennlinien K ₁, K ₂, K ₃ wird die mittels der Druckfühler 24, 25 fest­ stellbare Druckdifferenz etwa mit Hilfe eingebauter Ja­ lousien oder dergleichen künstlich verändert. Die zur je­ weils eingestellten Druckdifferenz gehörende Volumenlei­ stung wird gemessen. Die Meßpunkte werden in das Kennli­ nienfeld gemäß Fig. 3 eingetragen und zu den Kennlinien K ₁, K ₂, K ₃ verbunden.

Die Ermittlung der Kennlinien der bei K ₁, K ₂, K ₃ ange­ deuteten Art erfolgt auf einem Prüfstand, wobei praktisch lediglich das Ventilatorteil 1 und hier das den zweiten Druckfühler 25 enthaltende Leerteil 14 benötigt werden. Sobald die Kennlinien ermittelt sind, läßt sich die Vo­ lumenleistung für jedes gleiche Ventilatorteil, unabhän­ gig davon, in welche raumlufttechnische Anlage dieses eingebaut ist, leicht ermitteln. Hierzu wird vor Ort die Druckdifferenz zwischen den Drücken vor und hinter der Druckwand 20 ermittelt, was durch Anschluß eines Mano­ meters 30 in der der Fig. 1 entnehmbaren Weise an die fest installierten Anschlußstutzen 26, 27 der fest in­ stallierten Druckfühler 24, 25 auf einfache Weise mög­ lich ist. Mit Hilfe der so ermittelten Druckdifferenz läßt sich anhand der zur vorhandenen Ventilatordrehzahl, d. h. zur vorhandenen Riemenscheibenpaarung gehörenden Kennlinie K ₁, K ₂, K ₃ die Volumenleistung feststellen, wie anhand der in Fig. 3 eingezeichneten Hilfslinien P′ bzw. V′ erkennbar ist. Im konkreten Fall soll der Ven­ tilator 2 mit der Drehzahl n ₂ arbeiten. Zu der mittels der Druckfühler 24, 25 meßbaren Druckdifferenz P ₁ gehört dabei die Volumenleistung V ₁.

Die Manometeranordnung 30 kann aus zwei getrennten Mano­ metern bestehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Schrägrohrmanometer, das auto­ matisch den gewünschten absoluten Wert der Druckdifferenz angibt. Dasselbe wäre beispielsweise bei einem U-Rohr- Manometer der Fall. Die beiden, bezüglich der Druckwand 20 einander gegenüberliegend angeordneten Druckfühler 24, 25 können gleiche Konfiguration und Abmessungen aufweisen, was eine rationelle Herstellung ermöglicht.

Im Falle einer sporadischen Überwachung der Volumenlei­ stung genügt es, wenn die Manometeranordnung 30 eine Ab­ leseskala aufweist. Der hierauf ablesbare Wert kann dann auf ein Kennlinienfeld gemäß Fig. 3 übertragen werden. Bei dem der Fig. 1 zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel liegt die Manometeranordnung 30 mit einem Signalausgang am Eingang eines Rechners 31. Im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel handelt es sich beim Signalausgang der Manometeranordnung 30 um einen Digitalausgang. Im Falle eines Analogausgangs müßte ein Analog-Digitalwandler nachgeschaltet sein. In den Rechner 31 kann zusätzlich die Drehzahl des Ventilators 2 eingegeben werden. Hier­ zu kann die Drehzahl direkt gemessen und erfaßt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Dreh­ zahlvorgabe mittels bei 32 angedeuteter Eingabeknöpfe. Der Rechner 31 ist ferner mit einem Speicher 33 versehen, der die der Fig. 3 zugrundeliegenden Kennlinien in di­ gitalisierter Form enthält. Hierzu kann einfach ein Datenträger, beispielsweise in Form einer Diskette oder dergleichen, erstellt werden, der zusammen mit dem Venti­ latorteil 1 mitgeliefert wird und in den Rechner 31 bei 33 eingesetzt werden kann. Ähnlich werden für den Fall einer sporadischen Überwachung ausgedruckte Kennlinien­ felder der der Fig. 3 zugrundeliegenden Art mitgeliefert.

Der Rechner 31 liegt mit einem Ausgang an einer Anzeige­ einrichtung, hier/in Form eines Bildschirms 34, auf dem die aktuellen Volumenstromwerte in Form von Zahlen, Kur­ ven oder Balkendiagrammen oder dergleichen kontinuierlich abgelesen werden können. Über einen weiteren Ausgang des Rechners 31 ist eine Alarmeinrichtung 35 aktivierbar, die beim Über- bzw. Unterschreiten von Grenzwerten an­ sprechen soll.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine fixe Drehzahlvorgabe. Es wäre aber auch denkbar, durch Er­ weiterung der Meßdaten auf die Drehzahl des Ventilators 2 bzw. die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors 3 und der­ gleichen die Fehleranalysemöglichkeit noch zu verbessern.

Claims (10)

1. Ventilatorteil für eine raumlufttechnische Anlage mit einer Druckwand (20) und mindestens einem die Druckwand (20) durchdringenden Ventilator (2), des­ sen saugseitiger Eingang und druckseitiger Ausgang in durch die Druckwand (20) voneinander getrennten Kammern (21, 22) sich befinden, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich beider Seiten der Druckwand (20) jeweils mindestens ein mit einem Manometeranschluß (26, 27) versehener Druckfühler (24, 25) vorgesehen ist.

2. Ventilatorteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckfühler (24, 25) an der Druckwand (20) einander gegenüberliegend befestigt sind.

3. Ventilatorteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfühler (24, 25) als im Bereich der Peripherie der Druckwand (20) um­ laufende, den die Druckwand (20) durchdringenden Be­ reich des Ventilators (2) umgreifende, mit mehreren Eingängen (28) versehene Ringkanäle ausgebildet sind.

4. Ventilatorteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfühler (24, 25) durch ringförmig gebo­ gene Rohre gebildet werden, die jeweils mit mehreren Umfangsbohrungen versehen sind und einen aus dem die Druckwand (20) aufnehmenden Gehäuse herausgeführten Anschlußstutzen (26, 27) aufweisen.

5. Ventilatorteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberlie­ genden Druckfühler (24, 25) gleiche Konfiguration und Abmessungen aufweisen.

6. Ventilatorteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfühler (24, 25) an ein Manometer (30) angeschlossen sind, das mit ei­ nem Ausgang am Eingang eines Rechners (31) liegt, der mit einem weiteren, der Drehzahl des Ventilators (2) zugeordneten Eingang (32) und einer Speichereinrichtung (33) für Druck-Volumenkennlinien versehen ist.

7. Ventilatorteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rechner (31) mit einer Anzeigeeinrichtung, vorzugsweise in Form eines Bildschirms (34) verbunden ist.

8. Ventialtorteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (31) mit einer Alarmeinrichtung (35) verbunden ist.

9. Ventilatorteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherein­ richtung (33) des Rechners (31) mit einem Datenträger, vorzugsweise in Form einer Diskette, beschickbar ist.

10. Verfahren zur Funktionskontrolle eines in eine raum­ lufttechnische Anlage eingebauten Ventilatorteils ge­ mäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Volumenleistung des Ventilators geprüft wird, dadurch gekennzeichnet, daß für das komplette Venti­ latorteil (1) mit eingebautem Ventilator (2) Kennli­ nien (K ₁, K ₂, K ₃) ermittelt werden, die bei jeweils einer Ventilatordrehzahl die Änderung des Unterschieds zwischen den auf den beiden Seiten der Druckwand (20) herrschenden Drücken in Beziehung zum Fördervolumen enthalten und daß anhand dieser Kennlinien (K ₁, K ₂, K ₃) sowie der Ventilatordrehzahl und des am Einsatzort ge­ messenen Druckunterschieds an der Druckwand (20) das Fördervolumen ermittelt wird.