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Einrichtung zur Regelung einer Klimaanlage Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung zur Regelung einer Klimaanlage mit in Äbhängigkeit von der Raumtemperatur
gesteuerten Heizvorrichtungen sowohl für die Raumluft als auch für die der Umluft
-zugemischte Frischluft, deren Menge in Abhängigkeit von der Temperatur der Umluft
regelbar ist.
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Wenn bei einer Klimaanlage dieser Art die Heizvorrichtungen abgeschaltet
werden, kann bei niedriger Außentemperatur der Fall eintreten, daß die Temperatur
der Umluft infolge der Beimischung unbeheizter Außenluft so stark sinkt, daß die
Raumtemperatur zu niedrig wird. Wenn man zur Vermeidung, dieses Übelstandes dann
die Frischluftzufuhr unterbricht, muß man eine allmähliche Verschlechterung der
Raumluft in Kauf nehmen, da immer die gleiche Luft über den Luftaufbereiter umläuft.
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Nach der Erfindung wird daher vorgeschlagen, im Ausströmstutzen der
Umluftleitung einen Thermostaten anzuordnen, der beim Ein- und Abschalten der Heizvorrichtungen
umgeschaltet wird und eine in der Frischluftleitung angeordnete Regelklappe o. dgl.
mittels ihres Antriebsmotors derart steuert, daß sich die Klappe bei abgeschalteten
Heizvorrichtungen mit steigender Temperatur der Umluft öffnet und mit fallender
Temperatur der Umluft schließt, dagegen bei eingeschalteten Heizvorrichtungen mit
sinkender Temperatur der Umluft öffnet und mit steigender Temperatur der Umluft
schließt. Hierdurch ist es möglich, für einen gewünschten Wert, der Temperatur der
Umluft stets die jeweilig größte Frischluftmenge zuströmen zu lassen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Klimaanlage nach der Erfindung ist auf
der Zeichnung schematisch dargestellt.
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In dem von der Klimaanlage gespeisten Raum io befindet sich .ein Heizkörper
i i, dem
aus einem Kessel 14 der Wärmeträger, z. B. Dampf, durch
eine Leitung 12 zugeführt wird. Das Kondensat fließt durch die Leitung 13 zurück.
Der Kessel 14 bz«-. dessen z. B. mit Öl gespeiste Feuerungsanlage wird in Abhängigkeit
von der Raumtemperatur mittels eines Thermostaten .15 geregelt, der auf elektrischem
Wege einen Regler 16 steuert. Den Steuerstrom liefert das Netz 2o. Es sei angenommen,
daß der Bimetallstreifeii des Thermostaten 15 bei fallender Raumtemperatur seinen
rechten Kontakt schließt und hierdurch den Kessel 14 in Betrieb setzt, während er
bei steigender Temperatur über den linken Kontakt den in Betrieb befindlichen Kessel
stillsetzt.
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Die Umlaufluft strömt über einen Luftauf bereiter 21, zu dem ein ständig
angetriebener Ventilator 22, ein Luftauslaßstutzell 23, ein Lufteinlaßstutzen 24
urid Frischlufteinlaßrohr 25 gehören. Innerhalb des Luftaufbereiters 2 i befinden
sich ein Luftfilter 26 und ein Luftbefeuchter 2; , dem durch das Rohr 28 Wasser
zugeführt wird. Die Wasserzufuhr ist mittels eines elektromagnetisch gesteuerten
Regelventils 29 steuerbar. Der Elektromagnet 3o wird mittels eines Raumhydrostaten
31 gesteuert.
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In der Frischluftleitung 25 befindet sich eine Heizvorrichtung 36.
die mittels Rohre 37, 38 an die Dampfleitung angeschlossen ist. Mit der Dampfrückleitung
38 steht ein Flüssigkeitsthermostat 39 in wärmeleitender Berührung, der über einen
Ausdelinungsbalgen 4o eine Kontaktbrücke 4i steuert, welche die Wirkung eitles im
Luftauslaßstutzen 23 befindlichen Thermostaten 42 umkehrt. Dieser Thermostat spricht
auf die Temperaturänderungen der in den Raum.io strömenden Luft an und steuert über
einen langsam laufenden und auf beide Drehrichtungen umschaltbaren Elektromotor
44 sowie über ein Gestänge 71 eine im Frischlufteinlaßrohr liegende Regelklappe
45. Bei der dargestellten Ausführungsform liegt diese Regelklappe, in der Strömungsrichtung
der Frischluft gesehen, hinter der Heizvorrichtung 36. In einem Klima, in dem die
Gefahr des Einfrierens des Kondensates in der Heizvorrichtung 36 besteht, wird die
Regelklappe jedoch zweckmäßig vor der Heizvorrichtung 36 allgeordnet. Je nach der
von der Wirkung des Thermostaten 39 abhängigen Stellung -der Kontaktbrücke 4i wird
der Motor 44 beim Ansprechen des Thermostaten 42 in dem einen oder anderen Drehsinn
angetrieben. Bei stillgesetztem Ofen 14 befindet sich die Kontaktbrücke 41 in der
dargestellten Lage. Der Thermostat 42 schließt dann bei sinkender Lufttemperatur
denjenigen Stromkreis, der den Drehsinn des Motors 44. im Sinne des Schließens der
Regelklappe 45 festlegt, so daß die Frischluftzufuhr gedrosselt wird. Bei steigender
Lufttemperatur bewirkt der Thermostat 42 dann den entgegengesetzten Vorgang. Wenn
der Ofen i4 in Betrieb ist, hält der Thermostat 39 die Kontaktbrücke 4i in der Schließlage,
so daß die Spule 46 eines Doppelumschalters 61, 62 erregt ist und diesen Schalter
in die nicht dargestellte Lage umlegt.
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Wenn die Temperatur der in den Raum io strömenden Luft unter einen
bestimmten Mindestwert sinkt, berührt der Thermostat 42 seinen Kontakt 53. Steigt
dagegen diese Temperatur über einen bestimmten Höchstwert, so berührt der Thermostat
42 dagegen seinen Kontakt 54.
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In dem von dem Doppelumschalter 61, 62 gesteuerten Stromkreis des
Elektromotors 44 liegt noch für jeden Drehsinn des Motors je ein Endschalter 64,
67. Beide Endschalter werden von der Motorwelle über einen Hebel 70 gesteuert.
Bei völlig geschlossener Regelklappe 45 schaltet sich der Motor 44 durch öffnen
des Endschalters 67 mittels der Nocke 70 selbst aus. Dies gilt entsprechend
für den Endschalter 6.1, wenn die Klappe 45 ihre volle Offenlage erreicht hat.
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Bei der nachstehend beschriebenen Wirkungsweise der Anlage sei angenommen,
daß der Raumthermostat 15 eine Temperatur-von 227 C in dem Raum io aufrechterhält,
während der Thermostat 42 das Kontaktstück 53 bei einer Temperatur von 21' C und
das Kontaktstuck 54 bei einer Temperatur von 23° C berührt.
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Wenn die Raumtemperatur über 22° C gestiegen und der Kessel stillgesetzt
worden ist, befindet sich die Anlage in dem dargestellten Betriebszustand. Die Relaiss.pule
46 ist nicht erregt, weil der Schalter 41 geöffnet ist. Der Doppelumschalter 61,
62 nimmt seine untere Stellung ein, während der Endschalter 67 geöffnet ist, weil
die Regelklappe 45 den Durchgangsquerschnitt der Rohrleitung 25 völlig versperr.
Diesen Betriebszustand hat die Anlage im Winter, wenn die Raumtemperatur befriedigt
und die Temperatur der in den Raum geblasenen Luft unterhalb 21° C liegt. Wenn nun
die Raumtemperatur infolge plötzlichen Anstieges der Außentemperatur oder aus anderen
Gründen weitersteigt, so berührt der Thermostat 42 seinen Kontakt 54, sobald die
Temperatur der in den Raum geblasenen Luft höher als 23'J C ist. Infolgedessen'
wird der Motor 44 in solchem Drehsinn eingeschaltet, daß er die Regelklappe 45 langsam
öffnet, bis die Lufttemperatur wieder auf 2 i' C gesunken ist. Wenn diese Temperatursenkung
z. B. infolge zu milder Witterung nicht gleich eintritt, gelangt die Klappe 45 in
ihre volle Offenstellung, in welcher die Nocke
7o den Grenzschalter
64 öffnet. Es ist zu beachten, daß der Endschalter 67 sich sofort schließt, nachdem
die Klappe 45 ihre volle Schließlage erreicht hat.
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Die Anlage sorgt also dafür, daß in den Raum io eine Höchstmenge an
Frischluft gelangt, wenn keine Beheizung dieser Luft stattfindet und deren Temperatur
bei oder- über 23° C liegt. Infolgedessen ist bei milder Witterung ein ständiger
Frischluftumlauf im größtmöglichen Ausmaß gewährleistet.
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Bei ziemlich niedriger Außentemperatur kann die Temperatur der in
den Raum i o geblasenen Luft bei stillgesetztem Kessel 14 allmählich unter den Wert
von --i' C sinken. Dann schaltet sich der Motor 44 derart um, daß sich die Klappe
45 langsam schließt und die Frischluftzufuhr allmählich abnimmt, wobei vorausgesetzt
ist, daß die Temperatur der dem Raum io zuströmenden Luft niedriger ist als diejenige
der Raumluft. Steigt die Lufttemperatur dann wieder über 2i° C, so bleibt die Klappe
in der dieser Temperatur entsprechenden Zwischenstellung -stehen, weil dann der
Motor 44 durch den sich von dem Kontakt 53 lösenden Thermostaten 42 wieder ausgeschaltet
wird. Sinkt darauf die Temperatur nochmals unter 21° C, so wiederhDlen sich die
beschriebenen Vorgänge, bis die Klappe 45 in ihre völlige Schließlage übergeführt
worden ist. Da die Klappe 45 also auch Zwischenstellungen einnehmen kann, ist dafür
gesorgt, daß die Frischluft stets in einer solchen Höchstmenge zuströmt, wie es
die kalte Witterung bei stillgesetztem Kessel gerade noch erlaubt.
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Es sei nun angenommen, daß die Raumtemperatur unter 22° C sinkt. Bevor
dies der Fall ist, hat sich die Klappe 45 bereits teilweise oder völlig geschlossen,
weil die Temperatur der in den Raum geblasenen Luft schon unter 21° C gefallen sein
wird. Der Raumthermostat 15 spricht an und setzt den Kessel 14 in Betrieb. Infolgedessen
wird. den Heizvorrichtungen i i und 36 'Wärme zugeführt. Außerdem wird nun auch
der Thermostat 39 der Wirkung des Wärmeträgers ausgesetzt, so daß der sich ausdehnende
Balgen 4o den Schalter 41 schließt. Infolgedessen wird die Spule 46 erregt und legt
den Doppelschalter 61, 62 in die nicht gezeichnete 'obere Läge um. Im Hinblick auf
die oben vorausgesetzten Betriebsbedingungen öffnet gleichzeitig auch der Motor
44 die Regelklappe 45. Der Raum io wird also nunmehr mit vorgewärmter Frischluft
beschickt. Da die Heizvorrichtung 36 die Luft um einige Temperaturgrade mehr erwärmt,
als der Raumtemperatur entspricht, wird die in den Raum io geblasene Luft etwas
früher als die in dem Raum i o befindliche Luft die Temperatur von 2i° C erreichen.
Infolgedessen öffnet der Thermostat42 den vorher von ihm geschlossenen Stromkreis,
so daß die Regelklappe 45 in einer Zwischenstellung stehenbleibt. Wenn die Raumtemperatur
schließlich 23° C überschreitet, berührt der Thermostat seinen Kontakt 54, so daß
sich der Motor 44 im Schließungssinne der Klappe 45 dreht. Wenn die Drosselung der
Zufuhr warmer Luft die Temperatur der in den Raum io hineingeblasenen Luft unter
23° C erniedrigt hat, schaltet sich der Motor 44 aus, so daß die Regelklappe in
einer Zwischenstellung verbleibt.
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Bei milder Witterung wird sich die Klappe 45 im Falle des Betriebes
der Heizanlage mehr der Schließlage nähern, so daß dem Raum i o nur verhältnismäßig
wenig Frischluft zugeführt wird. Da diese Bedingungen jedoch nur selten und dann
auch ,nur kurze Zeit erfüllt sein werden, ist dies bedeutungslos, zumal der Vorteil
der Vermeidung der Überheizung des Raumes i o erreicht ist.
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Falls die Raumtemperatur über 22° C steigt, setzt der Thermostat 15
den Kessel außer Betrieb. Daraufhin öffnet der Thermostat 39 seinen Schalter 41,
so daß die Spule 46 stromlos wird. Der Doppelumschalter 61, 62 nimmt daher wieder
die gezeichnete Stellung- ein.
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Die Heizvorrichtung 36 wird zweckmäßig unterbemessen, so daß sie bei
kältester Witterung nicht in der Lage ist, den Wärmebedarf allein zu decken. Infolgedessen
wird bei der am häufigsten und am längsten eintretenden Periode milderer Witterung
die Wärmezufuhr zu dem Umlaufluftstrom nicht übermäßig groß sein, so daß die Frischluftzufuhr
während der längsten Zeit der jährlichen Heizperiode nur in geringem Maße abgedrosselt
zu werden braucht.
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Die Frischluftmenge kann auch noch dadurch geregelt werden, daß man
die Beziehung zwischen den Ansprechtemperaturen der Thermostaten 15 und 42 ändert.
Wenn man die untere -Ansprechtemperatur des Thermostaten 42 niedriger legt als diejenige
des Thermostaten 15, so wird bei niedrigen Außentemperaturen und abgeschaltetem
Kessel 14 die zugeführte Frischluftmenge größer, weil bei niedrigeren Temperaturen
die Frischluftzufuhr gesperrt wird.
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Die nach der Erfindung getroffenen Maßnahmen lassen sich besonders
vorteilhaft bei bereits vorhandenen Heizanlagen nachträglich einbauen.