DE60013601T2 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung eines fluidumströmungsfelds in einem raum - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung eines fluidumströmungsfelds in einem raum Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Strömungsmusters eines Fluids in einem Raum.
  • Bei vielerlei Anwendungen ist es wichtig, in der Lage zu sein, ein Strömungsmuster eines Fluids bestimmen zu können. So werden beispielsweise bei Klimaregelungen zum Beispiel in Ställen und derartigen landwirtschaftlichen Gebäuden, Gewächshäusern, Lagerhäusern, Arbeits- und Wohnräumen und in anderen Räumen, Daten bezüglich des Durchsatzes einer in den Raum eingeleiteten Gasströmung, der Temperatur der eingeleiteten Luft und der Temperatur in dem Raum verwendet. Diese Daten werden beispielsweise zum Regeln der Einlaßöffnung für den einzuleitenden Gasstrom verwendet. Es werden daher Anstrengungen unternommen, eine derartige Verteilung der Gasströmung in dem Raum zu erreichen, daß ein optimales Klima beispielsweise für darin anwesende lebende Organismen erreicht wird. Es ist aufzeigbar, daß die Lebensbedingungen von Tieren und Menschen in einem Raum durch eine geeignete Klimaregelung in einem Raum erheblich verbessert werden, was ergonomisch und darüber hinaus wirtschaftlich vorteilhaft ist, da sich als Ergebnis der Ertrag pro Tier steigern läßt, während ferner die Gesundheit von Mensch, Tier und Pflanze positiv beeinflußt wird.
  • Es hat sich gezeigt, daß mittels der zur Zeit verfügbaren Regelungen keine optimale Klimaregelung möglich ist. Ein wichtiger Grund dafür ist, daß es bis heute nicht möglich war, Strömungsmuster von Gasen im Raum vorzugsweise während der Benutzung des Raums eindeutig und auf einfache Weise zu bestimmen. Es hat sich insbesondere erwiesen, daß eine dynamische, vorzugsweise kontinuierliche Messung des Strömungsmusters von Gasströmungen im Raum bisher nicht möglich war, zumindest jedoch sehr komplexe und sehr kostspielige Anordnungen erfordert. Diese bekannten Anordnungen sind daher für eine kontinuierliche Messung von Luftmustern während deren Regelung geeignet.
  • Es ist ferner wichtig, beispielsweise bei Belüftungstanks für Abwasser, daß eine korrekte Verteilung eines Gasstroms durch das Abwasser erhalten wird. Dies wurde bisher hauptsächlich auf der Basis visueller Beobachtung und Erfahrung eingestellt. Es ist ersichtlich, daß im allgemeinen keine ideale Einstellung auf diese Weise erhalten werden kann. Ferner kann dies nur durch nachträgliches Messen und nicht in situ untersucht werden.
  • Beim Mischen mittels Flüssigkeiten, beispielsweise bei der Herstellung von Farben und Lacken, Nahrungsmitteln, Medikamenten und dergleichen, ist es von höchster Wichtigkeit, daß eine vollständige Mischung erreicht wird. Auch hier war es bisher nicht möglich, das Strömungsmuster einer in einen Tank oder dergleichen geleiteten Flüssigkeitsströmung in situ zu messen.
  • EP 0 171 117 offenbart ein System zum Beibehalten einer gewünschten Temperatur in einem Stall, wobei die ein- und ausströmende Menge Luft unter Verwendung eines Einlaßventils und eines Gebläses reguliert wird. Die Temperatur wird durch zwei Sensoren gemessen, von denen einer nahe dem Einlaßventil und der andere nahe dem Gebläse angeordnet ist. Beide Sensoren sind mit einem Mikroprozessor verbunden. Dieser Mikroprozessor steuert das Einlaßventil und/oder das Gebläse basierend auf Veränderungen in den Temperaturdifferenzen und den Durchschnittstemperaturen, die in beiden Sensoren gemessen werden.
  • EP 0 643 272 offenbart eine Klimaregeleinheit für einen Stall mit einer Regeleinheit zum Regeln eines Gebläses basierend auf Klimaparametern wie Temperatur und Feuchtigkeit. Einer oder mehrere Sensoren können zum Messen der Parameter vorgesehen sein.
  • DE 41 27 179 offenbart ebenfalls eine Klimaregeleinheit für einen Stall, in dem die Feuchtigkeit, die Temperatur und die Einleitung von Frischluft basierend auf einer Regeleinheit, einem Gebläse und einem Heizelement geregelt werden. Diese Veröffentlichung offenbart nicht die zu verwendenden Sensoren.
  • FR 2 732 098 offenbart ein System zur Regelung der Belüftung und der Heizung eines Geflügelstalls, bei dem die Menge der auszutauschenden Luft auf der Basis der Temperatur und der Feuchtigkeit des Stalls und des Alters, des Gewichts und des Geschlechts des Geflügels geregelt wird. Das Austauschen der Luft wird durch eine Reihe von Gebläsen erreicht, die durchgehend, intermittierend oder seriell geregelt werden.
  • Aus dem wie zuvor beschrieben offenbarten Stand der Technik ist nicht bekannt, ein Strömungsmuster eines Fluids zu Regelzwecken zu bestimmen.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren des im Eingangsabsatz beschriebenen Typs zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem das Strömungsmuster von Fluidströmungen in einem Raum dynamisch in situ auf relativ einfache und eindeutige Weise und mit relativ geringen Kosten bestimmt werden kann. Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Verfahren durch die Schritte des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
  • Das Bestimmen des Strömungsmusters von Fluidströmungen in einem Raum bietet den Vorteil, daß genau bestimmt werden kann, wie beispielsweise Temperatur- und Strömungsgeschwindigkeitsverteilungen in dem Raum auftreten. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Strömungsmuster einer Fluidströmung auf relativ einfache Weise und mit sparsamen Mitteln bestimmt werden, beispielsweise von einem Einlaß in einen Raum aus, insbesondere durch Bestimmen einer sogenannten Mittellinie desselben und Nutzen der Tatsache, daß im Prinzip die Verteilung von Größen in einer Luftströmung normalerweise um diese Mittellinie vorliegt, auf die bekannte Weise zumindest korrekt geschätzt werden kann. Die Mittellinie wird durch die Verbindungslinie zwischen einem relevanten Einlaß und den Positionen des gemessenen, zumindest berechneten Höchst- oder Tiefstwerts der Größe in der Gasströmung auf der Höhe des oder jedes Sensors bestimmt. Ob dies durch den Tiefst- oder Höchstwert bestimmt wird, hängt selbstverständlich von dem Wert der Größe des einströmenden Fluids in bezug zur relevanten Größe im übrigen Raum ab. Wenn beispielsweise das einströmende Fluid relativ kalt ist, wird die Tiefsttemperatur auf der Höhe des ersten Sensors verwendet. Wenn die Fluidströmung eine relativ hohe Temperatur hat, wird die Höchsttemperatur verwendet, wobei von der Temperatur als Meßgröße ausgegangen wird.
  • Es ist ersichtlich, daß auf der Basis des derart bestimmten Strömungsmusters festgestellt werden kann, ob dieses einem gewünschten Strömungsmuster entspricht, worauf nötigenfalls eine Anpassung vorgenommen werden kann, beispielsweise durch Verändern der Einströmrichtung, des Einströmdurchsatzes, Wärmen oder Kühlen, zumindest Behandeln, der einströmenden Fluidströmung oder des Raums, Verwenden von Nebenschlußeinrichtungen und dergleichen. Gerade weil das Strömungsmuster der oder jeder Fluidströmung in dem Raum zu jedem gewünschten Zeitpunkt genau und eindeutig bestimmt werden kann, wird eine optimale Messung und/oder Regelung beispielsweise des Klimas oder der Messung desselben in dem Raum möglich. Die Verwendung eines Algorithmus, der beispielsweise in einer Verarbeitungseinheit wie einem Computer enthalten ist, bietet den zusätzlichen Vorteil, daß ein einfacher Vergleich des festgestellten Strömungsmusters mit beispielsweise zuvor eingegebenen gewünschten Strömungsmustern möglich ist, mit dem Ergebnis, daß die Regelung noch einfacher möglich wird. Ferner ist ein Algorithmus sehr geeignet, um auf der Basis des gemessenen Werts die Position der Mittellinie und somit des Strömungsmusters der oder jeder Fluidströmung zu bestimmen. Aus diesem Grund ist eine praktisch unmittelbare Einstellung möglich. Eine Vorrichtung zur Verwendung in diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann selbstlernend ausgebildet sein.
  • Nach einem ersten, sehr vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 5 gekennzeichnet.
  • Durch Vorsehen eines Sensors an der oder an jeder ersten Position, mit welchem an wenigstens zwei und vorzugsweise wenigstens drei voneinander beabstandeten Positionen, der Wert der relevanten Größe in dem Fluid gemessen werden kann, wird der Vorteil erreicht, daß beispielsweise auf der Basis eines gewichteten Durchschnitts die Position des Höchst- und des Tiefstwerts an der genannten ersten Position in der Fluidströmung relativ einfach bestimmt werden kann. Somit wird die Position der Mittellinie an der genannten ersten Position eindeutig festgelegt. Werden wenigstens drei Aufzeichnungselemente in bekanntem gegenseitigem Abstand verwendet, wird der zusätzliche Vorteil erreicht, daß der Schnittpunkt der Mittellinie mit der ersten Position praktisch unabhängig von weiteren Daten wie dem Wert der relevanten Größe in der Umgebung ermittelt werden kann, während darüber hinaus eine ausgezeichnete Schätzung der Höhe des relevanten Höchst- oder Mindestwerts erfolgen kann. Es ist ersichtlich, daß die Verwendung einer größeren Zahl von Aufzeichnungselementen eine noch bessere Schätzung der Position der Mittellinie und der Höhe des dort herrschenden Werts ermöglicht, insbesondere wenn die Normalverteilung des Werts in der Fluidströmung abweicht, jedoch steigen als Folge dessen die Kosten eines derartigen Verfahrens, beispielsweise infolge der erforderlichen Hardware. Je nach den Nutzungsbedingungen und den Wünschen des Benutzers, insbesondere der gewünschten Genauigkeit, kann der Fachmann leicht die optimale Anzahl von Sensoren, die optimale Konfiguration der Aufzeichnungselemente und deren Positionierung in bezug zueinander bestimmen.
  • In einer weiteren Ausbildung ist das erfindungsgemäße Verfahren ferner durch die Merkmale des Anspruchs 8 gekennzeichnet.
  • Die Regulierung des Einlaßdurchsatzes der Fluidströmung in den Raum auf der Basis des ermittelten Strömungsmusters, nötigenfalls in bezug auf ein gewünschtes Strömungsmuster, bietet den Vorteil, daß das Strömungsmuster relativ leicht angepaßt werden kann, um es weiter zu optimieren, beispielsweise in Richtung des gewünschten Strömungsmusters.
  • Die Regulierung der Einlaßrichtung des Fluids in den Raum bietet die weitere oder alternative Möglichkeit, das Strömungsmuster der oder jeder Fluidströmung in dem Raum auf der Basis des oder jedes ermittelten Strömungsmusters anzupassen, insbesondere auf der Basis einer aufgezeichneten Differenz zwischen einem gewünschten Strömungsmuster und einem tatsächlichen Strömungsmuster.
  • Das Vorhergehende zeigt bereits, daß mit einem erfindungsgemäßen Verfahren ein im wesentlichen geschlossenes Regelsystem erhalten werden kann, mit dem, falls gewünscht, das Strömungsmuster der oder jeder Fluidströmung in dem Raum bestimmt und praktisch kontinuierlich angepaßt werden kann.
  • Das Eingeben von Daten über die relevanten Werte in der Fluidströmungm den Durchsatz und/oder die Zusammensetzung derselben, wenn sie aus dem Raum strömt, in einen Algorithmus beispielsweise zur Regelung des Klimas oder der Mischung in einem Raum, bietet den Vorteil, daß eine noch genauere regelung möglich ist, insbesondere des Strömungsmusters der oder jeder Fluidströmung, während des weiteren beispielsweise die Abgabe von zu viel Wärme aus dem Raum verhindert werden kann, ohne das Auftreten unerwünschter Fluidzusammensetzungen in dem Raum. Diese Daten, beispielsweise die Differenz zwischen Einlaßdurchsatz und Auslaßdurchsatz, können ferner auch zum Ermitteln und Regeln jeglichen Druckaufbaus in dem Raum verwendet werden.
  • Nach einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 9 gekennzeichnet.
  • Die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem als Fluid ein Gas in einen Raum geleitet wird, und bei dem wenigstens eine der genannten Größen gemessen wird, bietet den Vorteil, daß beispielsweise zum Zweck der Klimaregelung oder der Belüftung in Räumen, wie Ställen, Arbeits- oder Wohnräumen und dergleichen, Strömungsmuster bestimmt werden können. Die Messung der Temperatur ist in dieser Hinsicht sehr geeignet, insbesondere aufgrund der hierfür verfügbaren relativ einfachen Aufzeichnungselemente, jedoch können auch andere Energie- und Massevariablen wie die Strömungsgeschwindigkeit oder die Strömungsrichtung, der Druck oder die Dichte der Gasströmung, die Gaskonzentration und dergleichen als Größe gemessen werden. Wenn für den jeweiligen Raum die Verteilung oder das Vorhandensein einer spezifischen Komponente wie beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid oder -dioxid oder dergleichen wichtig ist, können dafür ausgelegte Aufzeichnungselemente verwendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl für das Strömen von Gasen in Gasen, als auch für Strömungen von Gasen in Flüssigkeiten verwendet werden.
  • Nach einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 12 gekennzeichnet.
  • Um Strömungsmuster einer in einen Raum, insbesondere in einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Raum, geleiteten Flüssigkeitsströmung zu bestimmen, ist ein derartiges Verfahren sehr geeignet, da auf der Basis der gemessenen Größen wie Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit oder Strömungsrichtung, Druck, Konzentration oder Dichte, das betreffende Strömungsmuster schnell, einfach und genau bestimmt werden kann und auf dieser Basis angepaßt werden kann, so daß beispielsweise eine geeignete Mischung erhalten oder im Gegenteil verhindert werden kann.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Bestimmen des Strömungsmusters eines Gases in einem Raum, die durch die Merkmale des Anspruchs 14 gekennzeichnet ist.
  • Mit einer derartigen Vorrichtung kann das Strömungsmuster einer Fluidströmung in einem Raum auf sehr einfache, genaue und wirtschaftliche Weise be stimmt werden. Eine derartige Vorrichtung ist zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren sehr geeignet.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 19 gekennzeichnet.
  • Durch das Vorsehen wenigstens eines und vorzugsweise einer Reihe von ersten Sensoren, von denen jeder wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei Aufzeichnungselemente aufweist, die in bekanntem gegenseitigem Anstand angeordnet sind, wird der Vorteil erzielt, daß pro erstem Sensor auf der Basis beispielsweise eines gewichteten Mittelwerts oder durch Verwenden einer geschätzten Kurve in der lokalen Fluidströmung, die Position eines Tiefst- oder Höchstwerts der gemessenen Größe an dem jeweiligen ersten Sensor sowie, falls gewünscht, dessen Höhe leicht bestimmt werden kann, während eine Reihe von ersten Sensoren, die aufeinanderfolgend angeordnet sind, auf sehr einfache Weise das Bestimmen einer Kurve anhand der Punkte der genannten Tiefst- oder Höchstwerte an den ersten Sensoren ermöglicht. Diese Kurve gibt die Mittellinie des Strömungsmusters der relevanten Fluidströmung wieder, eine größere Zahl von ersten Sensoren ermöglicht selbstverständlich eine genauere Bestimmung der Mittellinie.
  • Nach einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist eine erfindungsgemäß Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 21 gekennzeichnet.
  • Das Einschließen des ersten Meßvorrichtung, der Verarbeitungseinheit und der Fluideinlaßregeleinrichtung und/oder der Fluidauslaßregeleinrichtung in einen Regelkreis bietet den Vorteil, daß die Regelung der Fluidströmung, insbesondere des Strömungsmusters derselben und der Einlaß- und Auslaßdurchsatz und/oder -richtung, bestimmt und angepaßt werden kann. Unter Verwendung geeigneter Algorithmen ist durch diese Vorrichtung sowohl eine nachträgliche, als auch eine vorab erfolgende Regelung möglich. Die Fluideinlaßregeleinrichtung und/oder die Fluidauslaßregeleinrichtung können beispielsweise auf der Basis eines existierenden Strömungsmusters, eines eventuell gewünschten Strömungsmusters und, gegebenenfalls, verschiedener externer Faktoren wie beispielsweise Veränderungen in der Befüllung des Raums eingestellt werden. Es kann somit sichergestellt werden, daß beispielsweise in einem Stall das gewünschte Strömungsmuster praktisch unmittelbar erreicht wird, wenn weitere Tiere darin untergebracht oder herausgenommen werde, wenn eine zusätzliche Erwärmung in dem Raum erfolgt oder beispielsweise zusätzliche Einlaßöffnungen oder Auslaßöffnungen vorgesehen werden oder geschlossen werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner einen Raum, der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist, eine Verarbeitungseinheit zur Verwendung in dem Verfahren, der Vorrichtung oder einem Raum gemäß der Erfindung, und einen Sensor, insbesondere einen Temperatursensor zur Verwendung in einem Verfahren, einer Vorrichtung, einem Raum oder einer Verarbeitungseinheit gemäß der Erfindung.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Verfahrens, der Vorrichtung und eines Raums nach der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Zur Erläuterung der Erfindung werden praktische Beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen angegeben, welche zeigen:
  • 1 eine schematische geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgestatteten belüfteten Raums;
  • 2 eine schematische Darstellung der Temperaturverteilung um eine Mindesttemperatur in einer relativ kalten Luftströmung, die durch einen relativ warmen Raum geleitet wird;
  • 3 eine schematische Darstellung der Position der Mittellinie einer Luftströmung in bezug zu Temperaturaufzeichnungseinrichtungen eines erfindungsgemäßen Sensors;
  • 4 eine schematische Querschnittsdarstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen belüfteten Raums, eines Stalls in dem dargestellten Ausführungsbeispiel;
  • 5 eine schematische Darstellung einer Testanordnung zum Testen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 6 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen der Neigung der Mittellinie, die mittels einer Testanordnung nach 5 berechnet wurde, und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
  • 7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 8 eine schematische Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten;
  • 9 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen eines Gases in eine Flüssigkeit;
  • 10 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Verwendung einer kontaktlosen Meßvorrichtung; und
  • 11 eine alternative Anordnung von Sensoren, zumindest von Meßpunkten entlang einer Kurvenlinie, mittels welcher ein Luftströmungsmuster gemessen wird.
  • In der Beschreibung haben ähnliche oder entsprechende Teile ähnliche oder entsprechende Bezugszeichen. Als ein Beispiel für einen Raum beschreibt die vorliegende Beschreibung einen Stall, der beispielsweise zum Halten von Schweinen, Kühen, Hühnern oder dergleichen dient, jedoch ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwendung in jeder Art von Raum, beispielsweise auch Wohn- und Arbeitsräumen, Lagerräumen, Räumen in Transportmitteln und dergleichen geeignet ist. Die dargestellten praktischen Beispiel sollten in keiner Weise als einschränkend angesehen werden.
  • 1 ist eine schematische quergeschnittene Seitenansicht eines belüfteten Raums, beispielsweise eines Stalls 1, mit einem Boden 2, Außenwänden 3, einem Dach 4 und einer Trennwand 5. In dem Dach 4 ist ein Luftauslaß 6 vorgesehen, der in diesem Fall ein Ventil 7 aufweist und derart ausgebildet ist, daß er den Durchlaß des Luftauslasses 6 zumindest vollständig oder teilweise freigibt, und es ist ein Ventilator 8 zum Ansaugen von Luft aus dem Innenraum 9 des Stalls 1 durch den Luftauslaß 6 vorgesehen. Anstelle oder neben dem Ventilator 8 kann ein Durchsatzsensor zum Messen des durch den Luftauslaß 6 strömenden Durchsatzes vorgesehen sein. Ein derartiger Durchsatzmesser ist beispielsweise in der Niederländischen Patentanmeldung 9401632 beschrieben, die durch Bezugnahme als Teil der vorliegenden Anmeldung angesehen wird. In der Trennwand 5 ist ein Lufteinlaß 10 in einer relativ großen Höhe über dem Boden 2 vorgesehen, in welchem ein zweites Ventil 11 angeordnet ist, um den Lufteinlaß 10 zumindest vollständig oder teilweise freizugeben, und in welchem ein (zweiter) Durchsatzsensor 12, beispielsweise von dem zuvor beschriebenen Typ, vorgesehen ist, um den Luftdurchsatz durch den Lufteinlaß 10 zu messen. Auch hier kann anstelle oder neben dem (zweiten) Durchsatzsensor 12 ein Ventilator vorgesehen sein, um optional konditionierte Luft in den Innenraum 9 zu blasen. Nahe dem dem Innenraum 9 zugewandten Ende des Lufteinlasses 10 sind Luftleiteinrichtungen 13 vorgesehen, die in der Zeichnung als angelenkte Platten dargestellt sind, mittels welcher die Ausströmrichtung einer Gaströmung aus dem Lufteinlaß 10 in den Innenraum 9 eingestellt werden kann. Als Beispiel ist eine alternative Position für jede Luftleiteinrichtung 13 in gestrichelten Linien dargestellt. Selbstverständlich kann nötigenfalls jede Art von Luftleiteinrichtung dafür verwendet werden.
  • Im Innenraum 9 des Stalls 1 werden Tiere gehalten, die symbolisch durch ein Schwein 14 dargestellt sind. Indem in dem Innenraum 9 eine gute Regelung zumindest der darin verlaufenden Luftströmungen bewirkt wird, kann die Klimaregelung im Innenraum 9 für lebende Organismen, wie Schweine 14, optimal geregelt werden. Dies hat einen sehr positiven Effekt auf die Lebensbedingungen von darin befindlichen Tieren, Pflanzen und Menschen und somit auf den wirtschaftlichen Wert und das Wohlergehen der Tiere. Ferner ist dies im Hinblick auf die Umwelt und die Energie vorteilhaft.
  • Zur Regelung des Innenklimas in dem Innenraum 9 des Gebäudes 1 wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung verwendet, die zumindest einen ersten Sensor 15 aufweist, der mit einer Zentralverarbeitungseinheit, insbesondere einer Steuereinheit wie in Computer 16, gekoppelt ist, in der ein im folgenden spezifizierter Algorithmus zum Berechnen, zumindest zum Schätzen, der Position einer Mittellinie einer Luftströmung 18 enthalten ist, welche sich vom Lufteinlaß 10 in den Innenraum 9 erstreckt. die Mittellinie 17 ist durch eine Kurve bestimmt, die durch die Punkte in der Luftströmung gezogen ist, welche die Tiefst- oder die Höchsttemperatur in jedem relevanten vertikalen Querschnitt durch die Luftströmung aufweisen, und zwar senkrecht zur Strömungsrichtung der Luft in der betreffenden Luftströmung. Ob die Tiefsttemperatur oder die Höchsttemperatur Anwendung findet, hängt von der Temperatur der Luftströmung in bezug zur Umgebungstemperatur im Gebäude 1 ab. Wenn die Temperatur der Luftströmung zumindest beim Eintritt durch den Lufteinlaß 10 höher als die Umgebungstemperatur ist, ist die Höchsttemperatur für die Position der Mittellinie 17 der Luftströmung der Ausgangspunkt, während der Ausgangspunkt die Tiefsttemperatur in der Luftströmung 18 ist, wenn die Temperatur der einströmenden Luft niedriger als die Umgebungstemperatur im Innenraum 9 des Gebäudes 1 ist. In Ställen 1 und derartigen Räumen herrscht üblicherweise die letztere Situation, so daß in der weiteren Beschreibung der Ausgangspunkt die Position der Mittellinie auf der Höhe der Tiefsttemperaturen in dem genannten Querschnitt ist. Andere Situationen sind für den Fachmann auf diesem Gebiet unmittelbar ersichtlich.
  • Der erste Sensor 15 weist drei Temperaturaufzeichnungseinrichtungen T1, T2 und T3 auf, die in festem gegenseitigem Abstand S übereinander an einer be kannten Position in bezug zum Boden 2 und zum Lufteinlaß 10 angeordnet sind. Der erste Sensor 15 ist vorzugsweise derart angeordnet, daß die erwartete Mittellinie 17 sich zwischen der oberen Temperaturaufzeichnungseinrichtung T1 und der unteren Temperaturaufzeichnungseinrichtung T3 befindet. Dies ist jedoch nicht notwendig. Die Temperaturaufzeichnungseinrichtungen sind als Thermometer ausgebildet, die zumindest gegen Feuchtigkeit, Staub und Gase, wie sie üblicherweise in einem Gebäude 1, zumindest in einem Raum, in dem die Vorrichtung verwendet wird, vorzufinden sind, beständig sind. Die Temperaturaufzeichnungseinrichtungen T1, T2 und T3 sind auf einem gemeinsamen Träger 19 befestigt, so daß sie leicht plaziert werden können.
  • 2 ist eine schematische Darstellung der erwarteten Temperaturnormalverteilung in einer Luftströmung in bezug auf die genannte Mittellinie in einer kalten Luftströmung ist. 2 zeigt deutlich, daß eine Luftströmung eine praktisch symmetrische exponentielle Temperaturverteilung aufweist. Für eine theoretische Basis dieser Verteilung wird unter anderem auf Malmstrom et al., 1992, und die Formel 2 verwiesen.
  • 3A zeigt auf der Höhe des ersten Sensors 15 eine Temperaturkurve C, die über die Temperaturen gelegt ist, welche jeweils mit der ersten Temperaturaufzeichnungseinrichtung T1, der zweiten Temperaturaufzeichnungseinrichtung T2 und der dritten Temperaturaufzeichnungseinrichtung T3 gemessen wurden, während die beispielsweise in Grad Celsius angegebenen Temperaturen auf der vertikalen Achse und der vertikale Abstand unter der Mitte des Lufteinlasses 10 auf der horizontalen Achse angegeben ist. Der gegenseitige Abstand S zwischen den Temperaturaufzeichnungseinrichtungen T1, T2 und T3 ist wie zuvor erwähnt stets gleich.
  • Das Ziehen der Kurve C durch die Punkte T1, T2 und T3 ergibt unmittelbar die Position der Einsattelung Tmin der Kurve C, die mit dem in 2 dargestellten Minimum vergleichbar ist. Tmin befindet sich im Abstand D unter T2, wie aus der 3A direkt ableitbar.
  • 3B ist eine schematische Seitenansicht des Lufteinlasses 10, des ersten Sensors 15 mit den Temperaturaufzeichnungseinrichtungen T1, T2 und T3 und, darin eingezeichnet, dem aus der 3A ableitbaren Abstand D, durch welchen der Punkt Tmin mit der Tiefsttemperatur direkt auf der Höhe des ersten Sensors eingezeichnet werden kann. Anschließend kann die Mittellinie 17 gezogen werden, die sich zumindest durch die Mitte und vom Einlaß 10 und dem relevanten Punkt Tmin aus erstreckt. in diesem Beispiel ist die Mittellinie leicht nach unten gebogen.
  • Die Form der Mittellinie kann auf der Basis von Modellen aus der Literatur, beispielsweise Randall, 1975; Randall, 1981; Regenscheit, 1995; Mullejans, 1966; Boon, 1978; Randall & Battams, 1979; Holmes, 1974, unter Verwendung von Messungen des Luftdurchsatzes, der Innentemperatur und der Temperatur der einströmenden Luft entsprechend der untenstehenden Formel 1 bestimmt werden:
    Figure 00140001
    wobei
    Yx: vertikale Abweichung von der ursprünglichen Richtung im Abstand x(m)
    a: vertikale Einlaßabmessung (m)
    Tr: durchschnittliche Raumtemperatur(K)
    To: Einlaßtemperatur (K)
    V: Belüftungsdurchsatz (m2/s)
    x: horizontaler Abstand zum Einlaß (m)
    β: Parameterfunktion der Raumabmessungen
    η: reelle Zahl zwischen 1 und 3
    α: reelle Zahl zwischen 2 und 3
  • Dies führt beispielsweise zu: χx = (0,0585 · g · a1,5 · b1,5 · (Tr–To) · x3)/(v2·To).
  • Theoretische Werte für die Archimedische Zahl sind in der folgenden Tabelle 1 wie in verschiedenen Literaturstellen gefunden angegeben.
  • Danach gibt die Tabelle 2 entsprechend einer Anzahl von Referenzen für die Größen in der Formel 2 ausgehend von der Archimedischen Zahl eine Schätzung für drei frei-strömende Fluide an, auf deren Basis das Strömungsmuster geschätzt werden kann.
  • Tabelle 1
    Figure 00150001
  • Tabelle 2
    Figure 00160001
  • Tabelle 2: Literaturüberblick über die zweidimensionalen Gleichungen einer Bahn eines freien Luftstrahls. Die angegebenen Ar-Werte beziehen sich auf die Tabelle 4.1 (Kwanten, 1993).
  • Wobei:
    α, β: Variable Parameter nach Tabelle 4.2
    Ar: Archimedische Zahl
    α: vertikale Abmessung des Lufteinlasses (m)
    A: Einlaßquerschnitt (m2)
    b: horizontale Abmessung des Lufteinlasses (m)
    B: Raumbreite (m)
    do: hydraulischer Durchmesser des Einlasses (m) de: effektiver hydraulischer Durchmesser des Einlasses (m)
    d1: Einlaßabmessung nach Tabelle 4.2
    d2: Einlaßabmessung nach Tabelle 4.2
    g: Schwerkraftbeschleunigung (m/s2)
    H: mittlere Raumhöhe (m)
    Ic: charakteristische Raumabmessung (m)
    m: Turbulenzfaktor (kg/s)
    Tc: charakteristische Raumtemperatur (K)
    Tr, tj: Raumtemperatur (K, °C)
    To, to: Außentemperatur (K, °C)
    Ths: Temperatur der geheizten Fläche (K)
    V: Ventilationsrate (m3/s)
    v: Luftgeschwindigkeit (m/s)
    Vol: Volumen des belüfteten Raums (m3)
    Y: vertikale Abweichung von der ursprünglichen horizontalen Strömungsrichtung (m)
  • Die Temperaturverteilung in der Kaltluftströmung kann nach Mahlström, 1992, entsprechend der Formel 3 wie folgt angegeben werden:
    Figure 00170001
    wobei
    t: die Temperatur an einem Punkt γ (K)
    tx: die Temperatur an der Mittellinie im Abstand x vom Einlaß (K)
    tr: die durchschnittliche Raumtemperatur (°C)
    Δt: t–tr (°C)
    Δtx: tx – tr (°C)
    η: r/r0,5
    r: radialer Abstand von der Mittellinie (m)
    r0,5: r für den Punkt, an dem die Geschwindigkeit die Hälfte der Geschwindigkeit an der Mittellinie beträgt.
  • Mit diesen beiden Formeln kann sowohl die Position der Mittellinie des Strömungsmusters der Luftströmung 18, als auch die Temperaturverteilung um diese in der betreffenden Luftströmung 18 sehr genau bestimmt werden.
  • 5 ist eine schematische Darstellung einer Testanordnung, die von Derckmans, D., Van de Weyer, K„ De Moor, M., 1993, Visualization and quantification of the air flow pattern using image analysis, in "Building Design, Technology and Occupant Well-Being" von Sterling, E., Bieva, C., Collett, C., Februar 1993, veröffentlicht von der American Society of Geating, Refrigerating and Air-Condition Engineers, S. 207–216, beschrieben wurde, mit Hilfe welcher durch Rauch ein Strömungsmuster in einem Versuchsraum bestimmt werden kann. Bei dieser Testanordnung ist ein Lufteinlaß 10a in einer Seitenwand eiens Versuchsraums vorgesehen, durch welchen Rauch in dn Versuchsraum 9a eingeleitet wird. Der Rauch 18a, der die Luftströmung 18 simuliert, wird mittels einer Lampe 20 oder eines Lasers beleuchtet und mit einer Videokamera 21 aufgezeichnet, wonach durch einen geeigneten Algorithmus die Position der Mittellinie in einem Computer 22 bestimmt wird. In 6 ist die derart bestimmte Mittellinie schematisch durch die Linie 17a dargestellt, die zwischen den diabolo-förmigen Punkten eingezeichnet ist, während die durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung ermittelte Mittellinie 17 ebenfalls in 6 zwischen sternförmigen Punkten eingetragen ist. Es ist klar erkennbar, daß nur eine minimale Abweichung vorliegt. Mit einem ersten Sensor 15 und der Messung der genannten Parameter (Formeln 1, 2) kann die Position der Mittellinie 17 und die Temperaturverteilung in der Luftströmung daher genau geschätzt werden.
  • Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, eine Reihe von ersten Sensoren 15 nacheinander in der Luftströmung 18 anzuordnen, wie schematisch in 4 dargestellt. Vorzugsweise sind die ersten Sensoren 15A, 15B, 15C dann in gegenseitigen Abständen F hintereinander angeordnet, so daß eine Matrix von Temperaturaufzeichnungseinrichtungen T1 (A,B,C), T2 (A,B,C) und T3 (A,B,C) erhalten wird. Somit kann eine Schätzung der Position der Mittellinie 17 der Luftströmung 18 durch das Ziehen einer Kurve durch die Punkte Tmin (A, B, C), die wie zuvor beschrieben erhalten wurden, an den ersten Sensoren 15A, 15B und 15C unmittelbar erhalten werden. Selbstverständlich können die vorgenannten Formeln sodann ebenfalls verwendet werden, jedoch ist dies nicht erforderlich.
  • 4A zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel eines ersten Temperatursensors 115, der insbesondere für die dreidimensionale Bestimmung der Fluidströmung von nicht freien Fluidströmungen geeignet ist, wobei auf einem Träger 119, beispielsweise ein Drahtrahmen für jeden ersten Sensor 115, eine 3×3-Matrix von Temperaturregeleinrichtungen T angeordnet ist, die mit T1,1 ... T3,3 bezeichnet sind. Mit derartigen ersten Temperatursensoren 115 kann ein dreidimensionales Bild einer Luftströmung 118 erhalten werden, da damit beispielsweise in bezug auf die Position der mittleren Temperaturaufzeichnungseinrichtung T2,2 der vertikale Abstand D1 und der horizontale Abstand D2 von der Tiefsttemperatur Tmin in der Ebene des Trägers 119 in der Luftströmung 118 bestimmt werden kann. Die Temperaturverteilung in der Luftströmung 18 in bezug auf diese Mittellinie 117 kann wiederum mittels der zuvor genannten Formel 2 oder durch eine gute Ausstattung, wenn mehrere Sensoren verwendet werden, bestimmt, zumindest aber geschätzt werden.
  • 7 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 30 nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel. Diese Regelvorrichtung 30 weist die Verarbeitungseinheit 16 auf, welche eine recheneinheit 16a und eine Datenbank 16b umfaßt, die miteinander kommunizieren können. Ferner ist ein Display 26 und eine Tastatur 27 oder eine derartige Vorrichtung zum Anzeigen bzw. Eingeben von Daten vorgesehen. Für diesen Teil der Re gelvorrichtung 30 kann selbstverständlich ein Computer oder dergleichen erwendet werden. In der Recheneinheit 16a ist ein Algorithmus vorgesehen, in den Daten von dem oder jedem ersten Sensor 15(A-C), einem in dem Lufteinlaß 10 angeordneten zweiten Temperatursensor 23 und/oder einem in dem Luftauslaß 6 angeordneten dritten Temepratursensor 24 eingesetzt werden können. Ferner werden in die Recheneinheit 16a Daten über die Position der Luftleiteinrichtungen 13, des zweiten Ventils 11 und des ersten Ventils 7 eingegeben, während Daten auch, falls vorhanden, vom Ventilator oder Durchsatzsensor 12 oder dem Durchsatzsensor oder Ventilator 8 im Lufteinlaß 10 bzw. Luftauslaß 6 eingegeben. Des weiteren können weitere Aufzeichnungseinrichtungen 25 mit der Recheneinheit verbunden sein, beispielsweise zum Messen der Umgebungstemperatur innerhalb und außerhalb des Raums, der Luftfeuchtigkeit und dergleichen, welche in dem Algorithmus verwendet werden können. Es ist ersichtlich, daß die verschiedenen Daten nur verfügbar sind, wenn die verschiedenen Aufzeichnungseinrichtungen vorhanden sind.
  • In der Recheneinheit 16a wird das tatsächliche Strömungsmuster der Luftströmung 18 mittels des genannten Algorithmus bestimmt, der mit Profilen verglichen werden kann, die in der Datenbank 16b gespeichert sind. Auf der Basis dieses Vergleichs und falls erforderlich, weiterer Bedingungen, die über die Tastatur einzugeben sind, können anschließend, falls vorhanden, die Luftleiteinrichtungen 13, das erste Ventil 7 und das zweite Ventil 11 sowie optional die Ventilatoren 12 oder 8 und andere Lufteinlaß- und/oder Luftauslaßregeleinrichtungen und dergleichen gesteuert werden, wie auch beispielsweise Luftbefeuchter, Heizeinrichtungen, Kühleinrichtungen und dergleichen. Auswahlen aus diesen, die von dem Raum, in den die Klimaregelung erfolgen soll, abhängen, sind für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich.
  • 8 ist eine schematische quergeschnittene Seitenansicht eines Behälters 230 für eine erste Flüssigkeit 231, beispielsweise Farbe, wobei der Behälter 230 mit einer Einlaßöffnung 232 versehen ist, durch welche eine Strömung einer zweiten Flüssigkeit 233 in den Behälter 230 geleitet werden kann. 8 zeigt schematisch die Mittellinie 218 der Strömung 230. wie dargestellt, weist der Behälter 230 drei Sensoren 215a, 215b, 215c auf, die in einem regelmäßigen Abstand F voneinander angeordnet sind. Jeder Sensor 215 weist drei Strömungssensoren R1, R2, R3 auf, die in festem gegenseitigem Abstand übereinander angeordnet sind. Mittels der Matrix von Strömungsaufzeichnungseinrichtungen, wie den Strömungssensoren, kann die Mittellinie 218 der Strömung der zweiten Flüssigkeit 233 im Behälter 230 bestimmt und mit einer gewünschten Strömung verglichen werden, beispielsweise mittels einer Regelvorrichtung, die mit der Regelvorrichtung von 7 vergleichbar ist. Optional können Mischeinrichtungen 234 in dem Behälter 230 vorgesehen sein, beispielsweise in Form eines Rührers, mit welchen das Strömungsmuster beeinflußt werden kann, wobei diese Beeinflussung wiederum durch die Sensoren 215 aufgezeichnet werden kann. Es ist ersichtlich, daß somit für jede Art von Flüssigkeit und Kombinationen von Flüssigkeiten Strömungsmuster bestimmt werden können und beeinflußt werden, um ein optimales Strömungsmuster und, beispielsweise, eine optimale Mischung zweier oder mehrerer Flüssigkeiten zu erhalten.
  • 9 ist eine schematische quergeschnittene Seitenansicht einen Belüftungstank 330 zum Beispiel für Abwasser 331, wobei in dem Belüftungstank 330 eine Mittelsäule 340 angeordnet ist, die mit beispielsweise vier Belüftungsrohren 342 versehen ist, welche ein Kreuz bilden und sich horizontal nahe dem Boden 341 erstrecken. Mittels einer Pumpeinrichtung 343 kann Luft durch die Belüftungsrohre 342 gedrückt werden und durch die darin vorgesehenen Öffnungen in das Abwasser 331 gepreßt werden. Die Luft hat ein Strömungsmuster von Luftblasen, das schematisch durch die gestrichelten Linien 318 dargestellt ist. In dem Belüftungstank 330 ist, zumindest bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel, ein Gitter von Sensoren 315a315d auf der linken Seite und 315e315h auf der rechten Seite der Mittelsäule 340 vorgesehen. Die links und rechts dargestellten Sensoren sind lediglich als praktische Beispiele angeführt. Jeder Sensor 315 weist beispielsweise drei in festem gegenseitigem Abstand S angeordnete Dichteaufzeichnungseinrichtungen auf, mittels welcher wiederum die Mittellinie 318 der Luftströmungen bestimmt werden kann. Dies bietet den Vorteil, daß beispielsweise die Drehzahl der Belüf tungsarme leicht geregelt werden kann, um so eine optimale Verteilung von Luft im Wasser zu erhalten. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise ein kreisförmiges Muster von Sensoren 315 konzentrisch um die Mittelsäule angeordnet. Es ist aus der 9 ersichtlich, daß Sensoren in einem Behälter für Flüssigkeit auf andere Weise angeordnet werden können, um die Strömungsmuster von Gasen in diesen zu bestimmen. Insbesondere sollte, wenn in den 8 und 9 auf einen Behälter oder Tank bezug genommen wird, dies weit interpretiert werden. Auch in natürlichen und halb-natürlichen Flüssigkeitsansammlungen, wie Seen und dergleichen, können Sensoren gemäß der Erfindung verwendet werden.
  • 10 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines anderen alternativen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine kontaktlose Meßvorrichtung 415, 415X verwendet. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Reihe von Lautsprechern 415X1 415X3 auf einer ersten Seite eines Raumes angeordnet und eine Reihe von Mikrophonen 415A–C ist auf einer zweiten Seite angeordnet, so daß zwischen diesen die gewünschten Werte der Größen, beispielsweise Lufttemperatur, -geschwindigkeit, -feuchtigkeit oder dergleichen, gemessen werden kann. Mittels tomographischer Algorithmen kann beispielsweise die Temperatur an allen Stellen zwischen den Mikrophonen und den Lautsprechern gemessen werden. 10 zeigt fünf derartige Stellen T1–T5. Mit einer zentralen Steuereinheit 416 werden die Lautsprecher 415X1 415X3 zur Ausgabe eines akustischen Signals angesteuert, wobei diese Signale von den Mikrophonen 415A–C empfangen werden. Auf der Basis der auftretenden Veränderungen in den Tonsignalen kann eine gewünschte Größe beispielsweise an den genannten Stellen T1 – T5 gemessen, zumindest bestimmt, werden, ohne daß die Mikrophone und/oder Lautsprecher (die mit den zuvor beschriebenen Sensoren vergleichbar sind) mit einer Luftströmung in Kontakt kommen. Ein derartiges Meßverfahren, zumindest die Verwendung akustischer Meßeinrichtungen, ist per se in der später veröffentlichten internationalen Patentanmeldung WO 99/NL00386 beschrieben. Es ist klar, daß mit den durch die zentrale Steuereinheit 416 auf die zuvor beschriebene Weise erhaltenen Meßwerten beispielsweise die Position der symbolisch als Punkt dargestellten Mittellinie oder die Position eines Punkts mit beispielsweise einer spezifischen Temperatur bestimmt werden kann. In vergleichbarer Weise können andere Quellen und Empfänger für (elektro)magnetische Wellen ebenfalls verwendet werden. Ferner können aus der Ferne auslesbare Sensoren verwendet werden, die zumindest teilweise in einer Fluidströmung angeordnet sind. Der Vorteil der Verwendung kontaktloser Meßeinrichtungen ist, daß durch diese die normale Nutzung eines Raums, in dem diese Einrichtungen angeordnet sind, oder zumindest verwendet werden, noch weniger eingeschränkt wird, während dennoch Luftströmungen genau bestimmt werden können, auf deren Basis beispielsweise Regelungen möglich sind, während eine negative Beeinflussung der Meßvorrichtung beispielsweise durch Gase und Flüssigkeiten noch besser verhindert werden kann.
  • 11 zeigt schematisch ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der Sensoren 15, bei dem der oder jeder erste Sensor 15 eine Reihe von Temperaturaufzeichnungseinrichtungen T1 – T13 aufweist, die auf einer gebogenen Linie L, insbesondere einem Bogen, angeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine bogenförmige Linie L gewählt, deren Mittelpunkt die Mitte des Lufteinlasses 19 ist. Der gegenseitige Abstand zwischen den Temperatursensoren Tn und T(n+1) ist wiederum 5, bestimmt durch einen Winkel α zwischen beiden Sensoren, gesehen von dem genannten Mittelpunkt. Auf die zuvor beschriebene Weise kann die Höchst- und die Tiefsttemperatur zumindest auf der Linie L damit bestimmt werden, so daß die Position der Mittellinie 17 bestimmt werden kann. 11 zeigt oben schematisch ein Luftströmungsmuster 18, das mit einer Vorrichtung nach 11 gemessen wurde, die unten dargestellt ist, wobei in dem Luftströmungsmuster 18 auf der Höhe des Pfeils K ein Profil von Luftströmungsgeschwindigkeiten dargestellt ist. In der 11 sind der Winkel θ0, den die Hauptbewegungsrichtung der Luftströmung auf der Höhe des Einlasses 10 mit der Horizontalen einschließt, und der Winkel θ eingezeichnet, der durch eine Linie durch den genannten Mittelpunkt und den Schnittpunkt der Linie L mit der Mittellinie 17 bestimmt ist. Dieser Schnittpunkt ist mit B(x, y) bezeichnet.
  • Die Erfindung ist in keiner Weise auf die in der Beschreibung und den Figuren dargestellten praktischen Beispiele beschränkt. Zahlreiche Varianten sind innerhalb des durch die Ansprüche beschriebenen Rahmens der Erfindung möglich.
  • Es können mehrere erste Temperatursensoren vorgesehen sein, wobei darüber hinaus ein oder mehrere erste Temperatursensoren mit mehr oder weniger Temperaturaufzeichnungseinrichtungen vorgesehen sein können. Wenn zwei Temperaturaufzeichnungseinrichtungen pro Temperatursensor verwendet werden, muß die geschätzte lokale Tiefst- oder Höchstlufttemperatur in der Luftströmung auf der Höhe des betreffenden Temperatursensors verwendet werden. Ferner kann ein Raum mit mehreren Lufteinlässen und/oder Luftauslässen versehen sein. Für jede Luftströmung kann das Strömungsmuster sodann auf die zuvor beschriebene Weise bestimmt werden, wobei eine gegenseitige Temperaturbeeinflussung in Betracht gezogen werden kann. Mit einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung kann eine Vorabregelung auf der Basis des damit bestimmten Strömungsmusters und vorab bekannter Faktoren, welche die Klimaregelung beeinflussen, durchgeführt werden, beispielsweise wenn andere Tiere in den Stall 1 gebracht oder aus diesem herausgeführt werden. Ferner können andere Formeln zum Schätzen der Kurven durch die verschiedenen Punkte mit der Tiefst- und der Höchsttemperatur verwendet werden, das heißt zum Schätzen der Position der Mittellinie der betreffenden Luftströmung. Es ist ersichtlich, daß eine Verbesserung der Genauigkeit dieser Schätzung eine genauere Regelung ermöglicht. Im übrigen ist klar, daß dort, wo in der Beschreibung Sensoren gezeigt sind, die beschriebenen kontaktlosen Meßverfahren im Prinzip ebenfalls verwendet werden können.
  • Diese und vergleichbare Varianten gelten als in den durch die Ansprüche definierten Rahmen der Erfindung fallend.
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Claims (21)

  1. Verfahren zum Bestimmen eines Strömungsmusters eines Fluids in einem Raum, bei dem: ein Fluid über wenigstens einen Einlaß in den Raum geleitet wird, wobei in einer von dem wenigstens einen Einlaß beabstandeten ersten Position ein erster Sensor (15) vorgesehen ist, mittels welchem an wenigstens drei festgelegten Punkten, die entlang einer Linie voneinander beabstandet sind, ein Parameter des Fluids in wenigstens einem Teil des Fluidstroms gemessen wird, um eine Parameterverteilung festzustellen; Bestimmen, wenigstens in bezug auf den gemessenen Parameter, der Position des Höchstwerts und des Mindestwerts des relevanten Parameters auf der Linie, basierend auf den gemessenen Verteilungen; und Bestimmen des Strömungsmusters in dem Raum auf der Basis wenigstens der Position dieses Höchstwerts oder dieses Mindestwerts.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem wenigstens in oder nahe dem oder jedem Einlass der Fluiddurchsatz gemessen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in oder nahe dem wenigstens einen Einlaß in Einströmrichtung des Fluids bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in oder nahe dem oder jedem Einlaß der relevante Parameter des Fluids gemessen wird, wobei vorzugsweise ferner in einem Abstand von der Fluidströmung ein vergleichbarer Parameter bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem an der ersten Position im Fluidstrom wenigstens drei Aufzeichnungselemente (T1, T2, T3) für den relevanten Parameter mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind, insbesondere übereinander, um den lokalen Wert des relevanten Parameters zu messen, wobei auf der Basis der Wertdifferenzen die Position des Höchst- oder Mindestwertes an der ersten Position bestimmt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Fluidparameter kontaktlos, vorzugsweise akustisch, gemessen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem an wenigstens zwei in Strömungsrichtung des Fluidstroms hintereinander liegenden Positionen die Verteilung, in jedem Fall wenigstens zwei Werte, gemessen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf der Basis wenigstens des Strömungsmusters des Fluidstroms der Durchsatz des wenigstens einen Einlasses geregelt und/oder die Einströmrichtung des Fluids in, wenigstens aus dem wenigstens einen Einlaß geregelt und/oder in jedem Fall ein Teil des Fluidstroms aus dem Raum über wenigstens einen Auslaß geregelt wird, wobei in, in jedem Fall nahe, dem wenigstens einen Auslaß der relevante Parameter des Fluidstroms und vorzugsweise auch der Durchsatz und/oder die Zusammensetzung desselben gemessen wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Fluid ein Gas in einen Raum geleitet wird und als Parameter wenigstens einer der folgenden Parameter gemessen wird: Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit, Strömungsrichtung, Druck, Konzentration eines Bestandteils, Dichte.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Gas in einen im wesentlichen mit Gas gefüllten Raum geleitet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Gas in einen im wesentlichen mit Flüssigkeit oder Suspension gefüllten Raum geleitet wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, als Fluid eine Flüsigkeit in einen Raum geleitet wird und als Parameter wenigstens einer der folgenden Parameter gemessen wird: Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit, Strömungsrichtung, Druck, Konzentration, Dichte.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Flüssigkeit in einen im wesentlichen mit Flüssigkeit gefüllten Raum geleitet wird.
  14. Vorrichtung zum Bestimmen eines Strömungsmusters eines Fluids in einem Raum, mit: wenigstens einem ersten Sensor (15), wobei der erste Sensor (15) mit wenigstens drei Aufzeichnungselementen (T1, T2, T3) zum Messen eines Parameters an wenigstens drei entlang einer Linie voneinander beabstandeten Punkten versehen ist, und einer Verarbeitungseinheit, an welche die Werte der an diesen Punkten gemessenen Parameter geleitet werden können; wobei die Verarbeitungseinheit mit einem Algorithmus versehen ist, um im Gebrauch auf der Basis wenigstens der gemessenen Werte die Position des Höchst- oder Mindestwerts des relevanten Parameters im Fluidstrom auf der Höhe der relevanten ersten Messvorrichtung zu bestim men, und, wenigstens teilweise auf dieser Basis, das Strömungsmuster zu bestimmen.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der zumindest jeder erste Sensor zum berührungslosen, vorzugsweise akustischen, Messen des Parameters ausgebildet ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der der oder jeder erste Sensor wenigstens drei in bekanntem Abstand voneinander angeordnete Aufzeichnungselemente für den relevanten Parameter aufweisen, so daß die Aufzeichnungselemente zur Verwendung im wesentlichen entlang einer geraden oder gebogenen Linie im Fluidstrom platzierbar sind, wobei ein vorzugsweise regelmäßiges Muster von Aufzeichnungselementen in einem Raum durch eine Reihe von ersten Sensoren erhalten werden kann.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–16, bei der eine Reihe erster Sensoren zum Messen des Parameters an wenigstens zwei vorzugsweise drei Positionen auf einer geraden oder gebogenen Linie derart vorgesehen sind, daß ein vorzugsweise regelmäßiges Muster von Aufzeichnungen mittels der ersten Sensoren erhältlich ist.
  18. Vorrichtung. nach einem der Ansprüche 14–17, bei der wenigstens der oder jeder erste Sensor, die Verarbeitungseinheit und eine Fluideinlaßregeleinrichtung und/oder eine Fluidauslaßregeleinrichtung in einem Regelkreis zusammengefaßt sind, in dem im Gebrauch die Fluideinlaßregeleinrichtung und/oder die Fluidauslaßregeleinrichtung Daten bezüglich des Fluidstroms liefern, welche von der Verarbeitungseinheit verarbeitet werden, so daß die Fluideinlaßregeleinrichtung und/oder die Fluidauslaßregeleinrichtung zumindest teilweise auf der Basis dieser Daten geregelt werden.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–18, bei der die Aufzeichnungselemente zumindest Temperaturaufzeichnungselemente umfassen.
  20. Raum mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–19, bei dem ein vorzugsweise regelmäßiges Muster von wenigstens ersten Sensoren, insbesondere Aufzeichnungselemente derselben, in wenigstens einem Teil des Raums zwischen wenigstens einem Fluideinlaß und wenigstens einem Fluideinlaß vorgesehen ist.
  21. Raum nach Anspruch 20, bei dem der wenigstens eine Fluideinlaß relativ hoch in dem Raum vorgesehen ist.
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