DE4331752A1 - Verfahren und Anordnung zur Kühlung aufgeheizter Räume - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Kühlung aufgeheizter RäumeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Lüftungs- und
Klimatechnik. Die Anwendung der Erfindung erfolgt insbesondere
in Arbeitsräumen wie Werkstätten, Läden und Büros.
Insbesondere in den Sommermonaten kommt es während der
Geschäftszeit zu einer ungewollten Aufheizung von Arbeitsräumen.
Der daraus resultierende Wärmeinhalt der Gebäude wird während
der geschäftsfreien Zeit nicht ausreichend gemindert. Es ist
bekannt, die klimatischen Bedingungen in Räumen den
Erfordernissen der darin lebenden oder arbeitenden Menschen
anzupassen, um so deren Wohlbefinden und deren
Leistungsfähigkeit während der gesamten Tagesarbeitszeit zu
fördern. Die Umsetzung dieses Anspruches geschieht mittels
Klimageräten verschiedensten Ausbaugrades.
So ist aus der
europäischen Patentanmeldung EP 0 405 149 ein Apparat zur Klima
regelung eines Raumes bekannt, der Eingangsgrößen wie Innen- und
Außentemperatur, Innen- und Außenluftfeuchte, Beleuchtung
und/oder Luftqualität des Raumes in Form elektrisch aufbereiteter
Signale erfaßt und Stellsignale an ein Luftregulierungsgerät,
einen Feuchteregler, eine Beleuchtungseinrichtung und/oder einen
Ventilator gibt. Die Verarbeitung der Eingangsgrößen sowie die
Bereitstellung der Ausgangssignale erfolgt mittels eines
sogenannten fuzzy-controllers, wodurch eine umfassende Zustands
beschreibung des Raumklimas in verbaler Form möglich ist. Das
Raumklima wird durch Steuerung der das Klima beeinflussenden
Geräte den Bedürfnissen angepaßt, indem beispielsweise
jahreszeit- und tageszeitabhängig der Zustand "behaglich" aus den
korrelierenden Komponenten Lufttemperatur, -feuchte sowie
-qualität erzeugt wird. Nachteilig an diesem bekannten Apparat
ist, daß neben dem Erfordernis der Ver- bzw. Erarbeitung einer
Vielzahl von Eingangsinformationen und Ausgangssignalen zur
umfassenden Zustandsbeschreibung ein diesbezüglich komplizierter
Aufbau der Anlage mit entsprechend hohem investiven Aufwand
gehört. Dadurch ist etwa eine Nachrüstung bestehender
Lüftungsanlagen mit einem Steuergerät allein kaum möglich.
Darüber hinaus geht der Betrieb der das Raumklima in seinen
Komponenten beeinflussenden Geräte mit einem hohen
Energieverbrauch einher.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Raumklima in
Arbeitsräumen, die einer ungewollten Aufheizung ausgesetzt sind,
energiesparend zu beeinflussen. Eine vorhandene Lüftungsanlage
soll Verwendung finden.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur
Kühlung aufgeheizter Räume unter Anwendung einer Lüftungsanlage,
deren Funktion von einem Steuerrechner anhand von Innen- und
Außentemperaturmessungen beeinflußt wird, die Erfassung der
Innen- und Außentemperatur als Funktion der Zeit erfolgt, aus
der Messung der Innentemperatur eine dem Wärmeinhalt des
Gebäudes äquivalente Kenngröße abgeleitet wird, insbesondere
Abfälle der Außentemperatur im Tagesablauf ausgewertet werden,
ausgehend von einem vorzugebenden Initialisierungswert der
Innentemperatur ein Schwellwert der den Wärmeinhalt des
Gebäudes widerspiegelnden Kenngröße eingestellt wird und die
Lüftungsanlage in Betrieb gesetzt wird, sobald der Schwellwert
erreicht ist, die Differenz der Momentanwerte der Innen- und der
Außentemperatur einen vorgegebenen Wert aufweist und die
Innentemperatur über einem vorgegebenen Wert liegt.
Neben lüftungstechnischen sind insbesondere räumliche und
bauliche Parameter für die Bildung der den Wärmeinhalt des
Gebäudes widerspiegelnden Kenngröße maßgebend.
Zur Bildung der dem Wärmeinhalt des Gebäudes äquivalenten
Kenngröße wird vorzugsweise ein Nominalwert für die Innentemperatur
eingeführt und zur Ermittlung der Kenngröße die
Differenz zwischen der Innentemperatur und dem Nominalwert
gebildet. Als Nominalwert sind Werte von 15°C bis 20°C geeignet.
Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer
Lüftungsanlage, die wenigstens einen Ventilator aufweist,
wenigstens einem Meßfühler für die Innentemperatur eines Raumes,
wenigstens einem Meßfühler für die Außentemperatur, einem
Steuerrechner und einer Interfaceeinheit zwischen der
Lüftungsanlage und dem Steuerrechner, dessen Steuerprogramm
erfindungsgemäß ein Expertensystem zugrunde liegt.
Das Expertensystem operiert zumindest mit baulichen und
räumlichen Parametern des Gebäudes, Parametern der
Lüftungsanlage sowie von den Meßgrößen der Innen- und der
Außentemperaturen abgeleiteten Kenngrößen.
Eine Minderung des Wärmeinhaltes des Gebäudes durch die Zufuhr
kühler Außenluft senkt den Energieverbrauch zur Klimatisierung
von Arbeitsräumen. Der Ersatz der aufgeheizten Raumluft durch
kühle und selbst in Städten sauerstoffreichere Nachtluft erfolgt
in Abhängigkeit der im Raum und außerhalb des Gebäudes über
den Tag gemessenen Temperaturen. Durch die Einbeziehung der
räumlichen und baulichen Parameter in das Regelverhalten durch
Wahl einer geeigneten Hysterese ergibt einen im wesentlichen
kontinuierlichen Betrieb der Lüftungsanlage bis zur gewünschten
Auskühlung. Insbesondere wird verhindert, daß durch Zufuhr
kühler Außenluft eine momentan niedrige Innentemperatur direkt
und ausschließlich den Betrieb der Lüftungsanlage abbräche,
obwohl die weiter vorhandene Wärme im Gebäude ein sofortiges
Wiederansteigen der Innentemperatur bewirkte. Der Einsatz eines
Rechners ermöglicht eine einfache Anpassung an vorhandene
Lüftungsanlagen sowie an die verschiedensten räumlichen und
baulichen Bedingungen. Die Konzeption des Steuerprogramms als
Expertensystem berücksichtigt insbesondere den Einfluß der
lüftungsseitigen, räumlichen und baulichen Bedingungen auf den
Verlauf der Innentemperatur und ermöglicht so den
erfindungsgemäßen Betrieb der Lüftungsanlage.
Die Messung der Außen- und der Innentemperatur erfolgt stetig
mittels zweier Temperaturfühler und wird als Funktion der Zeit
nach einer Analog-Digital-Umsetzung im Steuerrechner verarbeitet.
Die Ansteuerung der Lüftungsanlage durch den Steuerrechner wird
durch eine Interfacebaugruppe realisiert, die vorteilhafterweise
mit Schaltrelais bestückt ist. Zur Deaktivierung verfügt der
Steuerrechner über einen Sperreingang, der sowohl manuell als
auch von einem Steuersignal gesetzt werden kann und mit der
Heizungsregelung gekoppelt ist, so daß bei Heizungsbetrieb die
Nachtluftkühlung abgeschaltet bleibt.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführung der Erfindung
erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt
ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
zur Kühlung aufgeheizter Räume nach der Erfindung besteht aus
einem Steuerrechner CON mit einem Signalprozessor CPU, an den
ein Programm- und Datenspeicher MEM, ein Display DI, eine
Tastatur TA sowie eine aus einem ersten Relais R1 und einem
zweiten Relais R2 bestehende Inerfacebaugruppe angeschlossen
sind. Der Steuerrechner verfügt über eine Stromversorgung SVC,
die über einen Stromversorgungseingang IV mit dem Spannungsnetz
VN verbunden ist. Der Signalprozessor ist eingangsseitig über
einen Sperreingang IS mit der Heizungsregelung HR des Gebäudes
über einen ersten Meßeingang ITI mit einem
Innentemperaturmeßfühler TI sowie über einen zweiten Meßeingang
ITO mit einem Außentemperaturmeßfühler TO verbunden. Die
Heizungsregelung HR wirkt auf die Heizung H des Gebäudes. Das
Relais R1 ist ausgangsseitig über einen ersten Stellausgang OV
an eine Lüftermotorensteuerung MC, die auf die Ventilatoren V
der Lüftungsanlage wirkt, und das Relais R2 über einen zweiten
Stellausgang OK an eine Lüfterklappensteuerung KC, die auf die
Lüfterklappen K der Lüftungsanlage wirkt, angeschlossen.
Vervollständigt wird die Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung durch eine mit dem Spannungsnetz VN verbundene
Peripheriestromversorgung SVP, die in bekannter Weise die
Betriebsspannungen der Lüftermotorensteuerung MC und der
Lüfterklappensteuerung KC bereitstellt.
Vor Installation der erfindungsgemäßen Anordnung wird in den
Speicher MEM das Steuerprogramm einschließlich der baulichen und
räumlichen Parameter des Gebäudes geschrieben. Nach der Eingabe
eines Initialisierungswertes der Innentemperatur kann die
Anordnung in Betrieb genommen werden. Erreicht die gemessene
Innentemperatur im Verlaufe eines Tages den Initialisierungswert,
wird der Erfassungszyklus des Steuerprogramms gestartet. Es wird
ständig die Differenz eines Nominalwertes von den Momentanwerten
der Innentemperatur gebildet. Der Nominalwert ist eine
experimentell ermittelte Größe, mit deren Hilfe eine Normierung
der Innentemperaturwerte erfolgt. Er beträgt vorzugsweise 18°C.
Eine definierte Summe der Produkte aus der seit dem Start des
Erfassungszyklus vergangenen Zeit und dem zugehörigen Differenzwert
ist der Schwellwert einer dem Wärmeinhalt des Gebäudes
äquivalenten Kenngröße, bei deren Erreichen die Lüftungsanlage
aktiviert wird. Ab einer Differenz zwischen Innen- und Außen
temperatur von vorzugsweise 3 Kelvin wird die Lüftungsanlage
gestartet. Die Anlage bleibt in Betrieb und führt den Austausch
der aufgeheizten Raumluft durch frische Außenluft so lange durch,
bis die Differenz der Innen- und der Außentemperatur einen
Minimalwert erreicht oder die Innentemperatur unter einen Mini
malwert abgesunken ist, der ebenso im Steuerprogramm definiert
wurde und beispielsweise bei 18°C liegt. Außer bei Absinken der
Außentemperatur aufgrund der Nachtkühle wird die Lüftungsanlage
so auch in Betrieb gesetzt, wenn durch plötzliche Wetteränderungen
ein Temperaturabfall der Außenluft stattfindet, wie
dies etwa nach Gewittern häufig der Fall ist. Eine daraus resul
tierende Abkühlung der Arbeitsräume stellt eine weitere vorteilhafte
Wirkung der Erfindung dar.
Der Anschluß des Steuerrechners CON über den Sperreingang IS an
die Regeleinheit HR der Gebäudeheizung H dient zur Verhinderung
des Lüftungsbetriebs, sobald die Heizung H arbeitet.
Bezugszeichenliste
CON Steuerrechner
CPU Signalprozessor
MEM Programm- und Datenspeicher
DI Display
TA Tastatur
R1, R2 Relais
SVC Stromversorgung Steuerrechner
IS Sperreingang
ITI Meßeingang Innentemperatur
ITO Meßeingang Außentemperatur
IV Stromversorgungseingang
OV Stellausgang Lüftermotoren
OK Stellausgang Lüfterklappen
HR Heizungsregelung
H Gebäudeheizung
TI, TO Temperaturmeßfühler
MC Lüftermotorensteuerung
V Ventilatoren
KC Lüfterklappensteuerung
K Lüfterklappen
SVP Peripheriestromversorgung
VN Spannungsnetz
CPU Signalprozessor
MEM Programm- und Datenspeicher
DI Display
TA Tastatur
R1, R2 Relais
SVC Stromversorgung Steuerrechner
IS Sperreingang
ITI Meßeingang Innentemperatur
ITO Meßeingang Außentemperatur
IV Stromversorgungseingang
OV Stellausgang Lüftermotoren
OK Stellausgang Lüfterklappen
HR Heizungsregelung
H Gebäudeheizung
TI, TO Temperaturmeßfühler
MC Lüftermotorensteuerung
V Ventilatoren
KC Lüfterklappensteuerung
K Lüfterklappen
SVP Peripheriestromversorgung
VN Spannungsnetz
Claims (4)
1. Verfahren zur Kühlung aufgeheizter Räume unter Anwendung einer
Lüftungsanlage, deren Funktion von einem Steuerrechner anhand
von Innen- und Außentemperaturmessungen beeinflußt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Innen- und Außen
temperatur als Funktion der Zeit erfolgt, aus der Messung der
Innentemperatur eine dem Wärmeinhalt des Gebäudes äquivalente
Kenngröße abgeleitet wird, insbesondere Abfälle der Außen
temperatur im Tagesablauf ausgewertet werden, ausgehend von
einem vorzugebenden Initialisierungswert der Innentemperatur ein
Schwellwert der den Wärmeinhalt des Gebäudes widerspiegelnden
Kenngröße eingestellt wird und die Lüftungsanlage in Betrieb
gesetzt wird, sobald der Schwellwert erreicht ist, die Differenz
der Momentanwerte der Innen- und der Außentemperatur einen
vorgegebenen Wert aufweist und die Innentemperatur über einem
vorgegebenen Wert liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben
lüftungstechnischen insbesondere räumliche und bauliche
Parameter für die Bildung der den Wärmeinhalt des Gebäudes
widerspiegelnden Kenngröße maßgebend sind.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder
Anspruch 2, bestehend aus einer Lüftungsanlage, die wenigstens
einen Ventilator aufweist, wenigstens einem Meßfühler für die
Innentemperatur eines Raumes, wenigstens einem Meßfühler für die
Außentemperatur, einem Steuerrechner und einer Interfaceeinheit
zwischen der Lüftungsanlage und dem Steuerrechner, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Steuerprogramm ein Expertensystem
zugrunde liegt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Expertensystem zumindest mit baulichen und räumlichen Parametern
des Gebäudes, Parametern der Lüftungsanlage sowie von den
Meßgrößen der Innen- und der Außentemperaturen abgeleiteten
Kenngrößen operiert.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4331752A DE4331752A1 (de) | 1993-09-18 | 1993-09-18 | Verfahren und Anordnung zur Kühlung aufgeheizter Räume |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4331752A DE4331752A1 (de) | 1993-09-18 | 1993-09-18 | Verfahren und Anordnung zur Kühlung aufgeheizter Räume |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4331752A1 true DE4331752A1 (de) | 1995-03-23 |
Family
ID=6498020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4331752A Withdrawn DE4331752A1 (de) | 1993-09-18 | 1993-09-18 | Verfahren und Anordnung zur Kühlung aufgeheizter Räume |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4331752A1 (de) |
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- 1993-09-18 DE DE4331752A patent/DE4331752A1/de not_active Withdrawn
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