EP0085428A1 - Verfahren und Vorrichtung für die Belüftung von Räumen - Google Patents

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ABB Technology FLB AB
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
    • F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/0001—Control or safety arrangements for ventilation

Definitions

  • the present invention relates to a method for ventilation especially of large rooms, such as workshops and industrial halls.
  • One purpose of the invention is to eliminate this disadvantage.
  • the method according to the invention is characterized in that the pulse of the supply air flow is regulated on the basis of the difference between the temperature occurring in the upper part of the room and the temperature occurring in the lower part such that when the temperature difference exceeds a predetermined value, the momentum of the supply air flow is increased to maintain the desired temperature distribution in the room.
  • the amount of heat contained in the air mass of the room can be used effectively for heating the rooms in connection with ventilation.
  • the method is carried out favorably in such a way that the impulse of the supply air flow is increased in proportion to the determined temperature difference.
  • the impulse of the supply air flow is increased in proportion to the determined temperature difference.
  • the invention also relates to an apparatus for carrying out the ventilation process, which apparatus comprises a supply air system, a fan feeding this system, a heater mounted in front of the fan, a regulating device for the outside air flow and a regulating device for the circulating air, and one the working height installed temperature sensor with controller for controlling the said regulating devices and the heating device, the supply air system being installed in the upper part of the room to be ventilated and at least essentially directed downwards.
  • the apparatus is characterized in that temperature sensors are installed in the upper part and in the lower part of the room, which are connected to a common regulator, that the regulator for the supply air flow is connected to the regulator, and that the regulator is arranged in such a way that it controls the Control of the supply air flow based on the temperature difference detected in the upper and lower part of the room so that when the temperature difference exceeds a predetermined value, the pulse of the supply air flow increases.
  • the building to be ventilated is identified by reference number 21 and can e.g. be a workshop or other hall.
  • both air 19 taken from outside and circulating air 20 from inside the room are used.
  • These air flows are regulated with known regulating devices 1 and 2 in a manner to be described in more detail below.
  • a filter 3, a heater 4, a blower 9 and a supply air system 12 are provided in the supply air duct.
  • the supply air system 12 is installed in the upper part of the room to be ventilated and directed downwards.
  • the controller 14 regulates the regulating devices 2 and 2 of the outside air flow and the circulating air flow on the one hand by means of the actuating device 13 and on the other hand the heating element 4 by means of the actuating device 5 and the valve 6.
  • the regulator 18 regulates the supply air flow, for example with a regulator 10 installed in front of the supply air system, by means of the actuator 11, connection a, or by regulating the power of the blower 9 with the regulator 7 of the actuator 8, connection b.
  • the organs 10, 11 and 12 can be fitted together and the regulation of the pulse for the supply air flow can be carried out by increasing the air flow, but also by changing the injection opening of the supply air system 12.
  • the organs 7, 8 and 9 can form a common unit.
  • the number of supply air systems 12 can of course also be greater than one, including the number of temperature sensors 16 and 17 and the controller 18.
  • the heat sink 22, the heating element 23 and the blower 24 can design a separate circulating air unit which can be operated in addition to the intake 20 of the circulating air and whose activity, as well as the activity of taking the circulating air, can be regulated with the controller 14.
  • the minimum air flow of the system and the supply air system is dimensioned according to the ventilation requirements of the room.
  • the temperature of the air in the room is in the desired range, i.e. In a situation where neither heat output nor excessive heat needs to be removed from the room, one tries to keep the air in the room at roof level e.g. to be kept about 1 to 3 ° C warmer than in the working area at floor level.
  • the temperature of the supply air may be the same as that at floor level, i.e. isothermal.
  • the controller 18 of the temperature difference gives the flow controller 10 of the supply air system 12 a command to increase the air flow relatively, whereby (alternative a) the impulse (mass flow x speed) of the supply air system increases and the throw length of the supply air system increases, which would otherwise be shorter with increasing temperature difference between the upper and lower part of the room.
  • the ability of the supply air system to induce the process heat collected on the roof height and to bring it to the work area and to use this heat for heating is contributed. If the room has only one controller 18 for the temperature difference, the setting command is passed directly from the controller to the blower, to the power controller 7 (alternative b).
  • the controller 14 begins to increase the temperature of the supply air in relation to the temperature deviation from the control value by increasing the heating by means of the heating element 4 and its motor valve 6 and actuating device 5.
  • the controller 18 further increases the quantity and the pulse of the supply air.
  • the maximum air flow of the intake air system, and thus the maximum speed in the bladder opening is selected in the situation where the Heatin g s collar of the space is the largest, that is, both the temperature of the feed air and the volume flow are greatest.
  • this can also be carried out in practice by selecting such a supply air system whose blow size can be adjusted.
  • a supply air is supplied colder than the temperature of the room air into the room.
  • a separate supply air system 22, 23 and 24 or the supply air supplied for this purpose from an existing system is used as the system, in which existing system the regulation of the performance parameters, i.e. the temperature of the supply air and the air flow, and the distribution of the air are carried out by means of conventionally known technology.
  • the heat developed by the process e.g. lighting, machines, people and also passive solar heat
  • the heat developed by the process is first exploited before moving on to the use of so-called chargeable thermal energy.

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Abstract

Bei dem Verfahren wird die Zuluft im Raum von oben nach unten gereichtet, und der Impuls der Zuluftströmung wird auf der Grundlage des Temperaturunterschieds zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Raumes derart geregelt, dass der Impuls erhöht wird, wenn der Temperaturunterschied einen gewissen vorbestimmten Wert übersteigt. Die Vorrichtung umfasst ein Gebläse (9), ein Heizgerät (4), Regeleinrichtungen (1,2,7,10) für die Umluft, Temperaturfühler (15,16,17) mit Regler (14,18). Der Luftauslass (12) ist im oberen Teil des Raumes angeordnet, und die Lufströmung ist im wesentlichen nach unten gerichtet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Ventilation besonders von grossen Räumen, wie von Werkstätten- und Industriehallen.
  • In einem Klima wie in Finnland ist auch die Heizung der Räume eng verbunden mit der Ventilation von grossen Räumen, wie von Fabrikshallen. Aus den oberen Teilen des Gebäudes strömt warme Luft nach aussen, und an den unteren Teilen kalte Luft nach innen. Der Temperaturunterschied zwischen dem oberen Teil des Raums und der Arbeitshöhe wird beträchtlich, und die Beibehaltung einer ausreichenden Temperatur bei der Arbeitshöhe verursacht damit beachtliche Kosten.
  • Ein Zweck der Erfindung ist die Beseitigung dieses Nachteils.
  • Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Impuls der Zufuhrluftströmung auf der Grundlage des Unterschieds der im oberen Teil des Raums vorkommenden Temperatur und der im unteren Teil vorkommenden Temperatur derart geregelt wird, dass,wenn der Temperaturunterschied einen im voraus bestimmten Wert überschreitet, der Impuls der Zufuhrluftströmung erhöht wird zur Beibehaltung der erwünschten Temperaturverteilung im Raum.
  • Gemäss der Erfindung kann man die in der Luftmasse des Raums enthaltene Wärmemenge effektiv für die Heizung der Räume im Zusammenhang mit der Ventilation benutzen.
  • Es ist ja an und für sich bekannt, dass ein Luftstrahl an dessen Seiten gelegene Luft mit sich zieht. Damit man aber die im oberen Teil des Raums gelegene warme Luft nach unten zur Arbeitshöhe verlagern kann, muss man das Reichen des Zufuhrluftstrahls bis zur Arbeitshöhe sicherstellen.. Ein b.losses Richten der Zufuhrluft von oben nach unten mit einem im voraus geschätzten Impuls würde keine ausreichende Massnahme sein, denn die Wurflänge des Zufuhrluftstrahls wird beträchtlich kürzer bei höherer Temperatur des Luftstrahls.
  • Das Verfahren wird günstig derart ausgeführt, dass der Impuls der Zufuhrluftströmung proportional zum festgestellten Temperaturunterschied erhöht wird. In dieser Weise bleibt man ständig-in der Nähe des für zulässig zu betrachtenden, im voraus bestimmten Temperaturunterschiedes, der z.B. 1 bis 3°C sein kann.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Apparatur für die Ausführung des Ventilationsverfahrens, welche Apparatur eine Zufuhrluftanlage, ein diese Anlage speisendes Gebläse, ein vor dem Gebläse angebrachtes Heizgerät, eine Reguliervorrichtung für die von aussen zu nehmende Luftströmung und eine Reguliervorrichtung für die Umlaufluft sowie einen auf der Arbeitshöhe verlegten Temperaturfühler mit Regler für die Steuerung der genannten Reguliervorrichtungen und des Heizgerätes umfasst, wobei die Zufuhrluftanlage im oberen Teil des zu ventilierenden Raums verlegt und wenigstens wesentlich nach unten gerichtet ist.
  • Die Apparatur ist dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Teil und im unteren Teil des Raums Temperaturfühler verlegt sind, die an einem gemeinsamen Regler angeschlossen sind, dass am Regler die Reguliervorrichtung für die Zufuhrluftströmung angeschlossen ist, und dass der Regler so angeordnet ist, dass er die Reguliervorrichtung für die Zufuhrluftströmung auf der Grundlage des im oberen und unteren Teil des Raums festgestellten Temperaturunterschieds so beeinflusst, dass, wenn der Temperaturunterschied einen im voraus bestimmten Wert übersteigt, der Impuls der Zufuhrluftströmung zunimmt.
  • Nachstehend wird die Erfindung in Einzelheiten beschrieben mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung, die einen Schnitt durch das zu ventilierende Gebäude darstellt und in welcher Zeichnung die Apparatur gemäss der Erfindung schematisch dargestellt wird.
  • Das zu ventilierende Gebäude wird mit Bezugsnummer 21 bezeichnet und kann z.B. eine Werkstätten-oder eine sonstige Halle sein. Für die Ventilation und für die zugleich auszuführende Heizung wird sowohl von aussen genommene Luft 19 als auch Umlaufluft 20 von innerhalb des Raums verwendet. Diese Luftströmungen werden mit bekannten Reguliervorrichtungen 1 und 2 in einer nachstehend näher zu beschreibenden Weise geregelt. Im Zufuhrluftkanal sind ein Filter 3, ein Heizkörper 4, ein Gebläse 9 und eine Zufuhrluftanlage 12 vorgesehen. Die Zufuhrluftanlage 12 ist im oberen Teil des zu ventilierenden Raums verlegt und nach unten gerichtet. Der Regler 14 reguliert auf Grundlage des vom Temperaturfühler 15 gegebenen Signals einerseits die Reguliervorrichtungen und 2 der Aussenluftströmung und der Umlaufluftströmung mittels des Betätigungsgeräts 13 und andererseits den Heizkörper 4 mittels des Betätigungsgeräts 5 und des Ventils 6.
  • Darüber hinaus sind im unteren Teil und im oberen Teil des Raums Temperaturfühler 16 und 17 verlegt, die ihre Signale dem Regler 18 geben. Auf der Grundlage des Temperaturunterschieds zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Raums reguliert der Regler 18 die Zufuhrluftströmung z.B. mit einem vor der Zufuhrluftanlage verlegten Regler 10 mittels des Betätigungsorgans 11, Verbindung a, oder durch Regelung der Leistung des Gebläses 9 mit dem Regler 7 mittels des Betätigungsorgans 8, Verbindung b. Die Organe 10, 11 und 12 können zusammengepasst sein, und die Regelung des Impulses für die Zufuhrluftströmung kann dadurch ausgeführt werden, dass die Luftströmung erhöht wird, aber auch dadurch, dass die Einblaseöffnung der Zufuhrluftanlage 12 verändert wird. Entsprechenderweise können die Organe 7, 8 und 9 eine gemeinsame Einheit gestalten. Die Anzahl der Zufuhrluftanlagen 12 kann selbverständlich auch grösser als eins sein, so auch die Anzahl der Temperaturfühler 16 und 17 sowie der Regler 18.
  • Der Kühlkörper 22, der Heizkörper 23 und das Gebläse 24 können eine separate Umlauflufteinheit gestalten, die neben der Einnahme 20 der Umlaufluft betätigt werden kann und deren Tätigkeit, wie auch die Tätigkeit der Einnahme der Umlaufluft, mit dem Regler 14 reguliert werden kann.
  • Die Minimalluftströmung des Systems und der Zufuhrluftanlage wird je nach dem Lüftungsbedarf des Raums dimensioniert.
  • In einer Situation, wo die Temperatur der Luft im Raum sich im erwünschten Bereich befindet, d.h. in einer Situation, wo im Raum weder Wärmeleistung geschaffen noch übermässige Wärme daraus entfernt zu werden braucht, ist man bestrebt, die Luft im Raum auf der Dachhöhe z.B. etwa 1 bis 3°C wärmer zu halten als im Arbeitsbereich auf der Fussbodenhöhe. Dabei darf die Temperatur der Zufuhrluft dieselbe sein wie die auf der Fussbodenhöhe, d.h. isothermisch. Der Impuls der Zufuhrluftanlage (Massenfluss x Geschwindigkeit = Minimalluftströmung x Startgeschwindigkeit in der öffnung der Zufuhrluftanlage) wird so gewählt, dass die Wurflänge bis zum oberen Teil des Arbeitsbereichs reicht.
  • Wenn eine Messung (oder sonstige Feststellung) des Temperaturunterschieds mittels der Fühler 16 und 17 angibt, dass der Unterschied grösser als der Sollwert ist und wenn vorausgesetzt wird, dass die Messung der Temperaturhöhe im Punkte 15 einen Bedarf an Wärmeleistung angibt, d.h. die Lufttemperatur im Raum niedriger als die Sollhöhe ist, gibt der Regler 18 des Temperaturunterschieds dem Strömungsregler 10 der Zufuhrluftanlage 12 einen Befehl, die Luftströmung relativ zu erhöhen, wobei (Alternative a) der Impuls (Massenfluss x Geschwindigkeit) der Zufuhrluftanlage zunimmt und die Wurflänge der Zufuhrluftanlage erhöht, welche Wurflänge sonst bei zunehmendem Temperaturunterschied zwischen dem oberen und unteren Teil des Raums kürzer würde. In dieser Weise wird beigetragen das Vermögen der Zufuhrluftanlage, die oben auf der Dachhöhe gesammelte Prozesswärme zu induzieren und mit sich zum Arbeitsbereich zu bringen und diese Wärme für Heizung zu benutzen. Wenn der Raum nur einen Regler 18 für den Temperaturunterschied aufweist, wird der Einstellbefehl vom Regler direkt zum Gebläse, zum Leistungsregler 7 geleitet (Alternative b).
  • Wenn die Gesamtluftströmung des Systems in diesem Falle zunimmt, steuern die Mischbleche 1 und 2 des Geräts die Umlaufluftströmung 20 grösser und halten die Aussenluftströmung 19 in Übereinstimmung mit dem Lüftungsbedarf, während der Temperaturregler 14 die Temperatur der Zufuhrluft auf erwünschter Höhe hält = Stellwert am Fühler 15.
  • Wenn die Raumtemperatur beim Fühler weiter sinkt, beginnt der Regler 14, im Verhältnis zur Temperaturabweichung vom Stellwert, die Temperatur der Zufuhrluft zu steigern durch Erhöhung der Heizung mittels des Wärmekörpers 4 und dessen Motorventils 6 und Betätigungsgeräts 5. Wenn die Temperatur der Zufuhrluft höher wird als die Temperatur der Raumluft, wird die Wurflänge der'Zufuhrluftanlage 12 kürzer, und der Temperaturunterschied an den Fühlern 16 und 17 nimmt zu mit der Folge, dass der Regler 18 die Menge und den Impuls der Zufuhrluft weiter erhöht. Die maximale Luftströmung der Zufuhrluftanlage, und somit die maximale Geschwindigkeit in der Blaseöffnung, wird in der Situation gewählt, wo der Heizungsbedarf des Raums am grössten ist, d.h. sowohl die Temperatur der Zufuhrluft als auch die Volumenströmung am grössten sind. Technisch kann dies in der Praxis auch so ausgeführt werden, dass eine solche Zufuhrluftanlage gewählt wird, deren Blasgrösse stellbar ist.
  • In einer Situation, wo die Temperatur der Raumluft allzu hoch wird, d.h. die Sollhöhe übersteigt, wird in den Raum eine Zufuhrluft kälter als die Temperatur der Raumluft zugeführt. Als System wird dabei ein separates Zufuhrluftsystem 22, 23 und 24 oder die hierzu geführte Zufuhrluft eines existierenden Systems verwendet, in welchem existierenden System die Regelung der Leistungsparameter, d.h. der Temperatur der Zufuhrluft und der Luftströmung, sowie die Verteilung der Luft mittels herkömmlicher bekannter Technik erfolgen.
  • Im System werden vorzugsweise ausserdem herkömmliche bekannte Wärmegewinnungsverfahren benutzt.-In einem grösseren System, d.h. in einem System, das mehrere Regler 18 für den Temperaturunterschied aufweist, wird der Bedarf an Gebläsearbeit dadurch minimiert, dass als Einstellgrösse der Gebläseleistung der erwünschte im Zufuhrluftkanal erforderliche kleinste mögliche statische Druck verwendet wird.
  • Während der Heizsaison wird nur so viel Aussenluft verwendet wie von der Lüftung vorausgesetzt wird. Die für die Verteilung der Heizleistung verwendete Gesamtluftströmung ist die kleinste mögliche, d.h. der Energiebedarf der Gebläsearbeit wird minimiert.
  • Die vom Prozess entwickelte Wärme (z.B. Beleuchtung, Maschinen, Menschen und auch die passive Sonnenwärme) wird zunächst ausgenutzt, bevor man zur Verwendung der sogenannten gebührenpflichtigen Wärmeenergie übergeht.

Claims (6)

1. Verfahren für die Ventilation besonders von grossen Räumen, wie von Werkstätten- und Industriehallen, wobei die Zufuhrluft von oben wenigstens wesentlich nach unten gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Impuls der Zufuhrluftströmung auf der Grundlage des Unterschieds der im oberen Teil des Raums vorkommenden Temperatur und der im unteren Teil vorkommenden Temperatur derart geregelt wird, dass, wenn der Temperaturunterschied einen im voraus bestimmten Wert überschreitet, der Impuls der Zufuhrluftströmung erhöht wird zur Beibehaltung der erwünschten Temperaturverteilung im Raum.
2. Verfahren gemäss dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Impuls der Zufuhrluftströmung proportional zum festgestellten Temperaturunterschied erhöht wird.
3. Verfahren gemäss dem Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung der Zufuhrluft erhöht wird, wenn der Temperaturunterschied höchstens dem genannten im voraus bestimmten Wert gleich ist und wenn die im unteren Teil des Raums vorkommende Temperatur einen anderen im voraus bestimmten Wert untersteigt.
4. Apparatur für die Ausführung des Ver- fahrens gemäss dem Patentanspruch 1, welche Apparatur eine Zufuhrluftanlage (12), ein diese Anlage speisendes Gebläse (9), ein vor dem Gebläse angebrachtes Heizgerät (4), eine Reguliervorrichtung (1) für die von aussen zu nehmende Luftströmung und eine Reguliervorrichtung (2) für die Umlaufluft sowie einen im unteren Teil des Raums verlegten Temperaturfühler (15) mit Regler (14) für die Steuerung der genannten Reguliervorrichtungen (1 und 2) und des Heizgerätes (4) umfasst, wobei die Zufuhrluftanlage (12) im oberen Teil des zu ventilierenden Raums verlegt und wenigstens wesentlich nach unten gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Teil und im unteren Teil des Raums Temperaturfühler (17, 16) verlegt sind, die an einem gemeinsamen Regler (18) angeschlossen sind, dass am Regler (18) die Reguliervorrichtung (7, 10) für die Zufuhrluftströmung angeschlossen ist, und dass der Regler (18) so angeordnet ist, dass er die Reguliervorrichtung (7, 10) für die Zufuhrluftströmung auf der Grundlage des im oberen und unteren Teil des Raums festgestellten Temperaturunterschieds so beeinflusst, dass, wenn der Temperaturunterschied einen im voraus bestimmten Wert übersteigt, der Impuls der Zufuhrluftströmung zunimmt.
5. Apparatur gemäss dem Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (10) für die Zufuhrluftströmung vor der Zufuhrluftanlage (12) verlegt ist.
6. Apparatur gemäss dem Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (7) für die Zufuhrluftströmung vor dem Gebläse (9) der Zufuhrluftströmung verlegt ist.
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EP0085428A1 true EP0085428A1 (de) 1983-08-10
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