DE865358C

DE865358C - Verfahren und Vorrichtung zur Klimatisierung von Raeumen mit einer im Kreislauf gefuehrten Luftmenge mit Zufuhr einer Frischluftmenge

Info

Publication number: DE865358C
Application number: DEN3870A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Koesters; Adolf Dipl-Phys Panceram
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-05-05
Filing date: 1951-05-05
Publication date: 1953-02-02

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Klimatisierung von Räumen mit einer im Kreislauf geführten Luftmenge mit Zufuhr einer Frischluftmenge Die Betriebskosten von Klima- und Lüftungsanlagen hängen wesentlich von der Menge der benötigten Frischluft ab, die im Sommer gekühlt und im Winter erwärmt werden muß. Der Bedarf an Frischluft läßt sich annähernd aus Erfahrungswerten entnehmen, solange die Besetzung der belüfteten Räume konstant ist. Bei Räumen mit stark schwankender Belegung ist es nicht einwandfrei möglich, die Frischluftzufuhr den tatsächlichen Notwendigkeiten anzupassen, da der Anteil der verbrauchten Luft nicht ohne weiteres bekannt ist. Einen besonders großen Unterschied in der Personenzahl weisen Rundfunkstudios auf, die zeitweise mit wenigen Solisten und zeitweise mit großen Orchestern und Publikum besetzt sind, ebenso Fahrzeuge, wie Eisenbahnen, Straßenbahnen und Kraftfahrzeuge, bei denen auch die Personenzahl stark wechselt. Gelingt es, mit einer Meßvorrichtung dauernd zu kontrollieren, in welchem Zustand sich die Luft befindet, so kann mit großen Einsparungen an Energie die Frischluftzufuhr den tatsächlichen Bedürfnissen angepaßt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klimatisierung von Räumen mit einer im Kreislauf geführten Luftmenge mit Zufuhr einer Frischluftmenge und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluftzufuhr nach dem Kohlendioxydgehalt der Raumluft geregelt wird.
Auf Grund der bisher vorliegenden Erfahrungen der Lüftungstechnik ist der Gehalt an Kohlendioxyd weitgehend proportional dem Gehalt verbrauchter Luft an anderen, insbesondere organischen Verbindungen, so daß der C 02 Gehalt als Maß für die Luftqualität benutzt werden kann. Da die Schallabsorption bei höheren Tonfrequenzen stark vom CO.-Gehalt abhängt, ist auch die Nachhallzeit in Konzert- und Studioräumen, bei denen der C02-Gehalt sich durch die Zahl der Personen ändert, je nach der Menge des vorhandenen Kohlendioxyds verschieden. Daher ist es auch, um gleichbleibende .akustische Verhältnisse zu haben, von Vorteil, gleichbleibenden C02-Gehalt anzustreben, was gemäß der Erfindung mit der Regelung der Frischluftzufuhr nach dem tatsächlichen Kohlendioxydgehalt erreicht wird. Die Erfindung kann sinngemäß auch auf andere Räume, z. B. Bergwerke, Untergrundbahnanlagen und Fahrzeuge aller Art, angewendet werden.
Gemäß der Erfindung wird beispielsweise im Raum selber oder, wie die Fig. i schematisch wiedergibt, in einer Abzweigung des Abluftkanals der Schall einer Ultraschallquelle von beispielsweise ioo kHz in einem bestimmten Abstand dauernd oder in periodischen Zeitabständen gemessen. Der gemessene Schalldruck hängt von der Leistung der Schallquelle und von dem C 02 Gehalt der Luft ab. Zur Ausschaltung von Leistungsschwankungen des Senders kann man auch in zwei verschiedenen Entfernungen messen und den Meßwert aus der Differenz der Anzeige beider Empfänger entnehmen.
In Fig. i ist der zu klimatisierende Raum i mit den Zu- und Abluftöffnungen 2. und 3 dargestellt. Die Absorptionsbestimmung des Kohlendioxyds wird in Rohr 4 vorgenommen, das sich in einer Abzweigung der Hauptleitung für die Abluft befindet und von einem Teil der Abluft durchströmt wird. Während der Messung kann das Rohr an seinen beiden Enden abgeschlossen sein. Zum Vergleich kann auch ein weiteres Rohr 5 verwendet werden, das mit einem Luftgemisch von normalem Kohlendioxydgehalt gefüllt ist, in dem ebenfalls die Absorption bestimmt wird und dessen Wert als Bezugspunkt dient. Die Abluft wird nach Reinigung usw. dem Mischer 6 zugeleitet und mit einer ebenfalls gereinigten und temperierten Frischluftmenge gemischt. Die Menge der zugeführten Frischluft richtet sich danach, wieviel Frischluft benötigt wird, um der an Kohlendioxyd angereicherten Abluft wieder die normale Luftzusammensetzung zu geben. Anschließend wird das entstandene Luftgemisch dem Raum i durch den Zuluftkanal 2 wieder zugeleitet.
Die Regelung der Frischluftzufuhr, in Fig. i durch die Stellung der in dem Frischluftzuführungskanal7 angebrachten Klappen 8 angedeutet, kann gemäß Fig.2 erfolgen: Die von den in den Rohren 4 und 5 (s. Fig. i) angebrachten Schallempfängern erzeugten Spannungen werden zwei Verstärkern 9 und io zugeführt, gleichgerichtet in den Gleichrichtern ii und 12 und einer Brückenschaltung 13 zugeleitet. Die Nullstellung des Instrumentso 14 wird erreicht, wenn für gleiche Widerstände 15 und 16 die von den Empfängern erzeugten Ströme einander gleich sind, wenn also die Luftgemische in den Rohren 4 und 5 in Fig. i die gleiche Schallabsorption, also den gleichen Kohlendioxydgehalt, aufweisen. Steigt der Gehalt an Kohlendioxyd und damit die Absorption im Rohr 4, so wird der zugehörige Schallempfänger kleinere Spannungen liefern, so daß die Brücke verstimmt wird und das Instrument 14 einen Ausschlag zeigt. Der im Instrumentenkreis auftretende Differenzstrom kann dann zur Betätigung eines Regelgliedes herangezogen werden, das die Klappen 8 im Zuluftzuführungskanal 7 so einstellt, daß die jeweilig erforderliche Menge Frischluft angesaugt und hineingepreßt werden kann, um die normalen Verhältnisse wieder herzustellen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann auch in einer geschlossenen Kammer, die von der Abluft durchströmt wird oder mit der Raumluft verbunden ist, nach der 'Methode eines Hallraumes die Schallenergiedichte oder Nachhallzeit gemessen werden, da die gemessene Energiedichte und Nachhallzeit abhängig von der Absorption in dieser Kammer sind. Es lassen sich auch noch weitere, an sich bekannte Ultraschallverfahren zur Messung der Absorption von Gasen verwenden.
Wegen des Zusammenhangs zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt der Luft und der Absorption von Ultraschall durch Kohlendioxyd ist es vorteilhaft, die Luft vorher zu trocknen oder konstant auf einem bestimmten Feuchtigkeitsgrad zu haltere. Ebenso ist eine Regelung der Temperatur zur Erzielung einer besonders hohen Genauigkeit von Vorteil. Je nach den Betriebsverhältnissen kann die Durchführung der Frischluftregelung auf Grund des Meßwertes selbsttätig oder auch von Hand erfolgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Klimatisierung von Räumen mit einer im Kreislauf geführten Luftmenge mit Zufuhr einer Frischluftmenge, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluftzusatzmenge nach dem Kohlendioxydgehalt der Raumluft geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung von Hand nach Maßgabe des Meßwertes eines Anzeigegerätes erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung auf Grund des Meßwertes selbsttätig erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung kontinuierlich erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung in periodischen Abständen erfolgt.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung für die Bestimmung des Kohlendioxydgehaltes der Raumluft, vorzugsweise hinter einer Hilfseinrichtung zur Raumluftbe- bzw. -entfeuchtung auf einen gleichbleibendenFeuchtegehalt oder einer Hilfseinrichtung zur Klimatisierung auf ein gleichbleibendes Klima, vorgesehen ist, deren Wirkung auf der Absorption von Strahlungsenergie beruht, die der Raumluft zugeführt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Strahlungsenergie ein Ultraschallsender vorgesehen ist. B. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kohlendioxydmessung mittels Bestimmung der Schallabsorption eine Meßeinrichtung, bestehend aus einem Ultraschallsender und einem oder mehreren Ultraschallempfängern, in einem möglichst reflexionsfreien Schallfeld vorgesehen ist. g. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlendioxydmeßstelle im Abluftkanal oder an einer Abzweigung des Abluftkanals angeordnet ist. io. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kohlendioxydmessung mittels Bestimmung der Schallenergiedichte oder Nachhallzeit ein besonderer Hallraum vorgesehen ist, der mit der zu untersuchen.-den Luft gefüllt ist.