DE4101739C2 - Luftaufbereitungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftaufbereitungsanlage, insbesonders Klimaanlage, mit zumindest einem im Luftstrom angeordneten Filter, dessen Verschmutzungsgrad mittels einer Überwachungseinrichtung überprüfbar ist, wobei die Überwachungseinrichtung einen elektrischen Meßwertaufnehmer und eine angeschlossene Auswerte- und Anzeigeeinrichtung aufweist.

Die in Anlagen der genannten Art eingebauten Filter dienen dazu, die durchgesetzte Luft vor der Einbringung beispielsweise in einen zu klimatisierenden Raum zu reinigen, um eine unmittelbar vom jeweiligen Luftdurchsatz abhängige zusätzliche Verschmutzung des jeweiligen Raumes hintanzuhalten. Da die Schmutzpartikel-Vorbelastung der in der Anlage aufbereiteten Luft üblicherweise mit der Außenluftqualität schwankt, können über die Stand- bzw. Verwendungszeiten der eingebauten Filter keine allgemein gültigen Voraussagen getroffen werden, bzw. kommt der Überwachung des Verschmutzungsgrades der Filter eine gesteigerte Bedeutung zu.

In diesem Zusammenhang sind Anordnungen bekannt geworden, bei denen der im Luftstrom vor und hinter dem Filter auftretende Differenzdruck beispielsweise über ein Flüssigkeitsmanometer überwacht wird, wobei ein Anstieg des Differenzdruckes über einen Erfahrungswert als Anzeichen dafür genommen wird, daß nun das jeweilige Filter zu wechseln wäre. Nachteilig bei dieser an sich sehr einfachen Methode ist insbesonders der Umstand, daß eine Fernanzeige bzw. -auswertung des jeweiligen Meßergebnisses nicht bzw. nur mit sehr hohem zusätzlichem Aufwand möglich ist, sodaß üblicherweise wiederum nur eine optische Kontrolle an Ort und Stelle und damit eine gewisse Unsi­ cherheit im Betrieb der Anlage bleibt.

Weiters sind im genannten Zusammenhang beispielsweise Anlagen der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei denen die Drehzahl des den Luftdurchsatz durch das zu überwachende Filter bewirkenden Gebläses optisch überwacht wird. Zufolge des gesteigerten Widerstandes eines verschmutzten Filters nimmt die Drehzahl dieses Gebläses proportional mit der Filterverschmutzung ab, sodaß beim Unterschreiten einer gewissen Gebläsedrehzahl über die Überwachungseinrichtung bzw. die angeschlossene Auswerte- und Anzeigeeinrichtung ein entsprechendes Signal auch an entfernte Ablesestellen gegeben werden kann. Nachteilig ist bei dieser Anordnung insbesonders der hohe Auf­ wand für die Drehzahlüberwachung, der der Serienanwendung entgegensteht.

Aus der DE-OS 24 23 302 geht ein Fließrichtungsgeber für Luft oder Gas hervor, wie sie auch für Kanäle in Klimaanlagen Verwendung finden. Der Geber besteht aus einem an seinen Enden abgeschrägten Rohr, in dessen Mitte ein Heizwiderstand und Temperaturfühler angeordnet sind. Wird die in der Mitte des Geberrohres zwischen den Temperaturfühlern befindliche Luft mit Hilfe des Heizwiderstandes erwärmt, so wandert die erwärmte Luft in dem waagrecht eingebauten Rohr mit der äußeren Strömung. Dabei stellt der - in Fließrichtung betrachtet - hinter dem Heizwiderstand angeordnete Temperaturfühler stets eine höhere Temperatur fest als der vor dem Heizwiderstand angeordnete Fühler, sodaß die Fließrichtung detektierbar ist.

In dem Artikel "Bewertung von Luftfiltern" von H. Ochs in TAB 1987, Nr. 6, S. 491-493 sind Bewertungsgrößen von Filteranlagen angegeben. Demnach kann anhand der durch den Strömungswiderstand eines Filters hervorgerufenen Druckminderung der jeweilige Beladungszustand einer Filterschicht festgestellt werden. Die mit der Zeit zunehmende Staubeinspeicherung macht sich in einem deutlichen Anstieg der Druckdifferenz bemerkbar, der sich so lange fortsetzt, bis die Grenze der Staubaufnahmefähigkeit erreicht ist. Speicherzeit und Standzeit einer Filteranlage können nach Meinung des Autors nur aus Erfahrungswerten abgeleitet werden.

Die Steuerung und Regelung von Raumluft-Anlagen ist in der Literaturstelle "Klimatechnik", von Harald Löwer im Verlag C. F. Müller, Karlsruhe, 1982, S. 169-203 beschrieben, wobei ganz allgemein auf Regelvorgänge wie Messen, Vergleichen und Stellen sowie auf Regelkreise eingegangen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die genannten Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden und daß insbesonders der Verschmutzungsgrad des Filters mit einer einfachen und kostengünstigen Anordnung überwacht und auch unabhängig vom Ort der Überwachung fernangezeigt werden kann.

Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß parallel zum Weg des Luftstromes eine das Filter überbrückende Bypass-Leitung vorgesehen ist, in welcher ein auf Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit ansprechender Sensor als Meßwertaufnehmer angeordnet ist, und daß in der Auswerteeinrichtung eine Komparatorstufe enthalten ist, welcher neben dem Sensorsignal ein Vergleichssignal zugeführt ist und die bei einer Überschreitung des Vergleichssignalpegels durch das zur Strömungsgeschwindigkeit proportionale Sensorsignal ein Anzeigesignal an die Anzeigeeinrichtung auslöst. Es wird damit also wiederum ausgegangen von der Tatsache, daß ein verschmutztes Filter dem Luftstrom einen größeren Strömungswiderstand entgegensetzt als ein sauberes. Da in der das Filter überbrückenden Bypass-Leitung der Strömungswiderstand vom Verschmutzungsgrad des Filters unabhängig ist, strömt über diese Bypass-Leitung bei verschmutztem Filter im Hauptweg des Luftstromes ein größerer Volumenstrom pro Zeiteinheit als bei sauberem Filter im Hauptweg des Luftstromes. Da sich die sonstigen konstruktiven Gegebenheiten in der Bypass-Leitung nicht ändern, steigt also die Strömungsgeschwindigkeit in der Luft in der Bypass-Leitung proportional mit dem Verschmutzungsgrad des Filters im Hauptweg an. Sensoren zur Messung der Strö­ mungsgeschwindigkeit sind in vielfältiger Ausführung beispielsweise auch zur Luftstromüberwachung in Klimaanlagen bekannte, einfache und kostengünstige Bauteile auch die Auswertung der Sensorsignale in der Komparatorstufe ist einfach und robust möglich, sodaß sich insgesamt eine Anordnung realisieren läßt, die auch für die Serien- bzw. Massenanwendung bestens geeignet ist.

Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor von einem nach dem Prinzip des Hitzdraht-Anämometers arbeitenden Widerstand in der Bypass- Leitung gebildet. Mit dieser einfachen, an sich bekannten und sehr kostengünstigen Ausbildung ergeben sich nach Erfahrungen, die bei der Realisierung der Erfindung gemacht wurden, Genauigkeiten von 5 bis 10% bei der Messung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. damit bei der Bestimmung des Verschmutzungsgrades des Filters, was für alle Anwendungsfälle ausreichend ist. Der Widerstand in der Bypass- Leitung wird gemäß dem bekannten Hitzdraht-Anämometerprinzip mit konstantem Strom aufgeheizt - abhängig von der Geschwindigkeit der ihn kühlenden Strömung ändert sich der Spannungsabfall am Widerstand, was sehr einfach gemessen und ausgewertet werden kann.

Der Vergleichspegel der Komparatorstufe kann nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung auch auf den jeweils verwendeten Filtertyp einstellbar sein, was die Berücksichtigung verschiedener konstruktiver Gegebenheiten des Filters, die den Durchsatzwiderstand verschmutzungsgradabhängig beeinflussen, erlaubt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auswerteeinrichtung weiters mit einem Feuchtigkeitssensor im Luftstrom und/oder in der Bypass-Leitung verbunden ist und ein die jeweilige Luftfeuchtigkeit berücksichtigendes Korrektursignal erzeugt und/oder an die Komparatorstufe abgibt. Obwohl sich die üblichen Schwankungen der Luftfeuchtigkeit kaum beobachtbar auf die genannte Überwachung der Strömungsgeschwindigkeit mittels des Hitzdraht-Anämometerprinzips auswirken, kann damit doch sichergestellt werden, daß größere Feuch­ tigkeitsschwankungen keine nachteiligen Auswirkungen auf die Überwachung des Verschmutzungsgrades des Filters haben.

Die Erfindung wird im folgenden noch anhand des in der Zeichnung in einem schematischen Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die dargestellte Luftaufbereitungsanlage 1 weist ein im in Richtung der Pfeile 2 strömenden Luftstrom angeordnetes Filter 3 auf, dessen Verschmutzungsgrad mittels einer Überwachungseinrichtung 4 überprüfbar ist. Die Überwachungseinrichtung 4 weist einen elektrischen Meßwertaufnehmer S und eine angeschlossene Auswerte- und Anzeigeeinrichtung 6 auf.

Als Meßwertaufnehmer 5 dient ein auf Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit ansprechender Sensor 7, der in einer Bypass-Leitung 8 angeordnet ist, die parallel zum Weg des Luftstromes das Filter 3 überbrückt. Der Sensor 7 ist konkret von einem nach dem Prinzip des Hitzdraht-Anämometers arbeitenden Widerstand 9 in der Bypass-Leitung 8 gebildet, der über Leitungen 10, 11 mit der Einrichtung 6 in Verbindung steht und über diese Leitungen mit konstantem Strom aufgeheizt wird. Abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft in der Bypass-Leitung 8 wird der Widerstand 9 gekühlt, womit sich der Spannungsabfall am Widerstand 9 ändert. Dieser Spannungsabfall wird als Sensorsignal einer Komparatorstufe 12 in der Einrichtung 6 zugeführt. Neben dem Sensorsignal ist der Komparatorstufe 12 weiters von einer Einheit 13 aus ein Vergleichssignal zugeführt, welches auch auf den jeweils verwendeten Filtertyp einstellbar sein kann. Bei einer Überschreitung des Vergleichssignalpegels durch das zur Strömungsgeschwindigkeit proportionale Sensorsignal wird über den Ausgang der Komparatorstufe 12 ein Anzeigesignal an eine Anzeigeeinrichtung 14 ausgelöst, das entweder über den aktuellen Verschmutzungsgrad des Filters 3 Auskunft gibt oder aber unmittelbar nach Art eines Grenzwertes zum Filterwechsel auffordert.

In der Bypass-Leitung 8 ist weiters noch ein Feuchtigkeitssensor 15 angeordnet, der über eine Leitung 16 ebenfalls mit der Auswerte- und Anzeigeeinrichtung 6 verbunden ist und ein die jeweilige Luftfeuchtigkeit berücksichtigendes Korrektursignal erzeugt.

Abgesehen von der konkreten Ausbildung des Sensors 7 als Widerstand könnte natürlich auch eine andere an sich bekannte Ausführung eines derartigen Sensors für die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit in der Bypass-Leitung 8 verwendet werden. Die Bypass-Leitung 8 selbst wird natürlich bei einer konkreten Ausbildung mit möglichst geringem Querschnitt bezogen auf den Querschnitt des Hauptweges des Luftstromes und möglichst strömungsgünstig ausgeführt - im Hinblick darauf bzw. auch auf die Darstellung des Filters und dessen Anordnung ist die Zeichnung nur als schematisch anzusehen.

Claims (4)

1. Luftaufbereitungsanlage, insbesonders Klimaanlage, mit zumindest einem im Luftstrom angeordneten Filter, dessen Verschmutzungsgrad mittels einer Überwachungseinrichtung überprüfbar ist, wobei die Überwachungseinrichtung einen elektrischen Meßwertaufnehmer und eine angeschlossene Auswerte- und Anzeigeeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Weg des Luftstromes eine das Filter (3) überbrückende Bypass-Leitung (8) vorgesehen ist, in welcher ein auf Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit ansprechender Sensor (7) als Meßwertaufnehmer (5) angeordnet ist, und daß in der Auswerteeinrichtung (6) eine Komparatorstufe (12) enthalten ist, welcher neben dem Sensorsignal ein Vergleichssignal zugeführt ist und die bei Überschreitung des Vergleichssignalpegels durch das zur Strömungsgeschwindigkeit proportionale Sensorsignal ein Anzeigesignal an die Anzeigeeinrichtung (14) auslöst.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (7) von einem nach dem Prinzip des Hitzdraht-Anämometers arbeitenden Widerstand (9) in der Bypass- Leitung (8) gebildet ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichssignal der Komparatorstufe (12) auf den jeweils verwendeten Filtertyp einstellbar ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (6) weiters mit einem Feuchtigkeitssensor (15) im Luftstrom und/oder in der Bypass-Leitung (8) verbunden ist und ein die jeweilige Luftfeuchtigkeit berücksichtigendes Korrektursignal erzeugt und/oder an die Komparatorstufe (12) abgibt.