DE3936094A1

DE3936094A1 - Verfahren zum regeln von verstellbaren luftverteilern als luftauslass von lueftungs- und klimaanlagen

Info

Publication number: DE3936094A1
Application number: DE3936094A
Authority: DE
Inventors: Josef Ammann
Original assignee: Hoval Interliz AG
Current assignee: Hoval Interliz AG
Priority date: 1989-10-30
Filing date: 1989-10-30
Publication date: 1991-05-02
Anticipated expiration: 2009-10-31
Also published as: DE3936094C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln von ver stellbaren Luftverteilern, die als Luftauslässe bei Lüf tungs- und Klimaanlagen eingesetzt werden. Zunehmend fin den Dralluftverteiler, wie sie zum Beispiel aus der EP-PS 01 04 435 bekannt sind, als einstellbare Luftaus lässe in Räumen mit großer Wurfweite und unterschied lichen Betriebsbedingungen Anwendung. Sie ermöglichen es, daß in Abhängigkeit von der Raumgeometrie und von der Differenz zwischen der Zuluft- und der Raumlufttemperatur der Ausblaswinkel des annähernd kegelstumpfförmigen Zu luftstrahls und damit die Eindringtiefe des Zuluftstrahls in den Gebäuderaum so eingestellt werden können, daß für den vorzunehmenden Betrieb (z. B. Warmluftbeheizung oder Frischluftkühlung) die Zuluft unter Einhaltung der Behag lichkeitsbedingungen gezielt in die Aufenthaltszone ge leitet wird. Für die Einstellung von Dralluftverteilern sind außer Handverstellungen auch elektrische Steuergeräte bekannt, die nur eine Steuerung der Drallerzeugungsein richtung des Dralluftverteilers in Funktion der Tempera turdifferenz zwischen Zuluft und Raumluft entsprechend einer fest einstellbaren Steuerkurve bewirken. Steuerung heißt hier im Sinne der genormten Begriffe der Steuerungs- und Regelungstechnik, daß eine Eingangsgröße über eine Steuerkette eine Ausgangsgröße beeinflußt und die Steuer kette bei auftretenden Steuerabweichungen keine Rückmel dung enthält, um die Steuerung zu verändern bzw. zu korri gieren. Demzufolge haben die bekannten Steuerungen den Nachteil, daß für das Ausblasen des Zuluftstrahls mit einem vorbestimmten, gewünschten Ausblaswinkel und mit einer daraus sich ergebenden Eindringtiefe nicht berück sichtigt wird, wenn während des Betriebes der Lüftungs- und Klimaanlage Änderungen des Zuluft-Volumenstromes (z. B. durch Veränderung des Druckverlustes in Filtern, Klappen oder dergleichen der Anlage oder durch eine be triebliche Regelung des Volumenstromes) auftreten, die zusammen mit der nichtlinearen Übertragungsfunktion der Drallerzeugungseinrichtung des Dralluftverteilers unge wollte, unregelmäßige Abweichungen von der gewünschten Luftverteilung (Ausblaswinkel und Eindringtiefe) zur Folge haben.

Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, eine Verfahrensweise zu schaffen, mit der bei Luftverteilern, insbesondere bei Dralluftverteilern unter Berücksichtigung der Temperatur differenz zwischen Zuluft und Raumluft, des Volumenstromes und der Übertragungsfunktion des Luftverteilers eine für die unterschiedlichsten Betriebsbedingungen der Lüf tungs- und Klimaanlage optimale Regelung, z. B. eine kon tinuierliche oder eine diskrete Regelung unter Anwendung von Mikroprozessoren, vorgenommen werden kann.

Diese Auf gabe löst das erfindungsgemäße Regelverfahren in der in erster Linie für Dralluftverteiler vorgesehenen Konkreti sierung ihres Prinzips in der Weise, daß zur Einstellung und Regelung eines vorbestimmten Ausblas- bzw. Ausbreitungs winkels des Zuluftstrahls und einer daraus sich ergebenden Eindringtiefe des Zuluftstrahls vom Dralluftverteiler in den Gebäuderaum aus dem durch Messung ermittelten Volumen strom der Zuluft, aus der Raumtemperatur und der Zuluft temperatur sowie aus den geometrischen Daten (Ausblashöhe, Düsendurchmesser, konstruktionsabhängige Konstante) des angewendeten Dralluftverteilers derjenige Solldruck als die Führungsgröße der Regelung berechnet wird, bei dessen Vorhandensein im Zentrum der Auslaßdüse des Dralluftver teilers dieser einen Zuluftstrom mit dem gewünschten Aus blaswinkel und der gewünschten Eindringtiefe erzeugt, und daß im Zentrum der Auslaßdüse der effektiv herrschende Druck gemessen wird und dieser als die Regelgröße der Regelung mit dem Solldruck verglichen wird und die Ab weichung der Regelgröße von der Führungsgröße einem Regler zugeführt wird, welcher entsprechend der Übertragungs funktion der Regelstrecke des Dralluftverteilers durch Verstellen der Drallerzeugungseinrichtung des Drall luftverteilers die Regelung des effektiven Druckes bewirkt. In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Regelverfahren schematisiert mit einem Signalflußplan dargestellt. Das Rechteck 1 symbolisiert den am Anfang des geschlossenen Wirkungsablaufs der Regelung stehenden Rechenvorgang in der z. B. eine analoge Elektronik oder einen Mikropro zessor enthaltenden Regelvorrichtung, der die Raumluft temperatur, die Zulufttemperatur und der Volumenstrom eingegeben werden. Die Messung des Volumenstromes kann direkt als Wirkdruckmessung innerhalb des Dralluftver teilers oder bei einem Lüftungssystem mit variablem Volumenstrom von dem Volumenstromregler erfaßt werden. Ferner werden der Vorrichtung geometrische Daten eingege ben, die für die Ausbreitung des Zuluftstrahls von Bedeu tung bzw. bestimmend sind. Hierzu gehören in erster Linie die räumliche Ausblashöhe, der Durchmesser der Auslaßdüse des Dralluftverteilers und eine konstruktionsbedingte Kon stante, die für verschiedene Luftverteilersysteme unter schiedlich ist und für ein bestimmtes Luftverteilersystem durch Messungen bei verschiedenen Betriebspunkten ermittel bar ist. Aus den eingegebenen Größen wird mittels in der Lüftungs- und Klimatechnik bekannter Algorithmen die Führungsgröße W der erfindungsgemäßen Regelung berechnet. Die Führungsgröße W gibt denjenigen Solldruck des Zuluft strahls wieder, der im Zentrum der Auslaßdüse des Drall luftverteilers herrschen müßte, damit der Dralluftverteiler mit seiner Drallerzeugungseinrichtung einen gewünschten Ausblaswinkel erzeugt und bei diesem Ausblaswinkel der Zuluftstrahl die gewünschte Eindringtiefe in den Gebäude raum hat. Mit der Berechnung der Führungsgröße W aus den eingegebenen Daten mittels der bekannten Algorithmen wird für die Ausbreitung des Zuluftstrahls auch berücksichtigt, daß bei einem eingestellten Ausblaswinkel die Eindring tiefe auch von der Bewegungsenergie des Zuluftstrahls ab hängt und durch den Temperaturunterschied und damit Dich teunterschied zwischen Zuluft und Raumluft eine die Luft verteilung beeinflussende Auftriebskraft oder Sinkkraft entsteht. Aus der als Solldruck berechneten Führungsgröße W und aus der mit der erfindungsgemäßen Regelung zu be einflussenden Regelgröße X wird an der mit dem Kreis 2 symbolisierten Funktionsstelle des Regelkreises ein Ver gleich gebildet, der als Eingang in einen Regler 3 dient. Dieser Regler 3 bewirkt mit einer Stellgröße Y entsprechend der mit dem Rechteck 4 symbolisierten Übertragungsfunk tion des Dralluftverteilersystems die Einregulierung der Regelgröße X. Als Regelgröße X wird der im Zentrum der Auslaßdüse des Dralluftverteilers herrschende und für die Durchführung der Regelung zu messende Gesamtdruck des Zuluftstrahls herangezogen. Da die effektive Messung der Eindringtiefe oder des Ausblaswinkels des Zuluftstrahls praktisch nicht durchführbar ist, wird erfindungsgemäß der in der Auslaßdüse herrschende effektive Druck als Regelgröße gewählt, der sich auch fortlaufend messen und für den Vergleich mit der Führungsgröße erfassen läßt. Der ermittelte effektive Druck wird über einen mit dem Rechteck 5 symbolisierten Meßumformer bzw. Drucktrans mitter, der den ermittelten effektiven Druck in ein mit der Führungsgröße W vergleichbares Signal (z. B. Span nungssignal in Volt) umwandelt, dem Vergleichseingang 2 des Reglers 3 zugeleitet.

Mit der für alle Betriebsbedingungen optimalen Regelung des Ausblaswinkels und der Eindringtiefe des Zuluftstrahls führt das erfindungsgemäße Regelverfahren auch zu dem Vorteil, daß die Belüftung unter den unterschiedlichsten Betriebsbedingungen mit einem sehr hohen Wirkungsgrad erfolgt und dadurch die Energiekosten (insbesondere Heiz kosten) wie auch die Investitionskosten gesenkt werden können.

Das Prinzip des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens ist auch bei anderen Luftverteilern anwendbar, die auf andere Weise als mit einer Drallerzeugung die Richtung und die Reichweite des Zuluftstrahls verändern und bei denen dann statt im Zentrum der Auslaßdüse eines Dralluftver teilers der effektive Druck als die mit der berechneten Führungsgröße zu vergleichende Regelgröße an einem an deren maßgebenden Ort des Luftverteilers oder dessen Aus laßdüse gemessen wird.

Claims

1. Verfahren zum Regeln von Luftverteilern als Luftaus laß von Lüftungs- und Klimaanlagen, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Einstellung und Regelung einer vor bestimmten Richtung und Reichweite des Zuluftstrahls aus dem durch Messung ermittelten Volumenstrom der Zuluft, aus der Raumtemperatur und der Zulufttempe ratur sowie aus den geometrischen Daten (Ausblashöhe, Düsendurchmesser, konstruktionsabhängige Konstante) des angewendeten Luftverteilers derjenige Solldruck als die Führungsgröße der Regelung berechnet wird, bei dessen Vorhandensein am maßgebenden Ort des Luftver teilers von diesem ein Zuluftstrom mit der gewünschten Richtung und Reichweite erzeugt wird, daß an dem maß gebenden Ort des Luftverteilers der effektiv herrschen de Druck gemessen wird und dieser als die Regelgröße der Regelung mit dem Solldruck verglichen wird und die Abweichung der Regelgröße von der Führungsgröße einem Regler zugeführt wird, welcher entsprechend der Übertragungsfunktion der Regelstrecke des Luftvertei lers durch Verstellen des Luftverteilers die Regelung des effektiven Druckes bewirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Regeln von Dralluftver teilern als Luftauslaß von Lüftungs- und Klimaanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung und Rege lung eines vorbestimmten Ausblas- bzw. Kegelwinkels des Zuluftstrahls und einer daraus sich ergebenden Eindringtiefe des Zuluftstrahls vom Dralluftverteiler in den Gebäuderaum aus dem durch Messung ermittelten Volumenstrom der Zuluft, aus der Differenz zwischen Raumtemperatur und Zulufttemperatur sowie aus den geo metrischen Daten (Ausblashöhe, Düsendurchmesser, kon struktionsabhängige Konstante) des angewendeten Drall luftverteilers derjenige Solldruck als die Führungsgrö ße der Regelung berechnet wird, bei dessen Vorhanden sein im Zentrum der Auslaßdüse des Dralluftverteilers dieser einen Zuluftstrom mit dem gewünschten Ausblas winkel und der gewünschten Eindringtiefe erzeugt, und daß im Zentrum der Auslaßdüse der effektiv herrschende Druck gemessen wird und der effektive Druck als die Regel größe der Regelung mit dem Solldruck verglichen wird und die Abweichung der Regelgröße von der Führungsgröße einem Regler zugeführt wird, welcher entsprechend der Über tragungsfunktion der Regelstrecke des Dralluftverteilers durch Verstellen der Drallerzeugungseinrichtung des Dralluftverteilers die Regelung des effektiven Druckes be wirkt.