EP0085428B1 - Verfahren und Vorrichtung für die Belüftung von Räumen - Google Patents

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EP0085428B1
EP0085428B1 EP83100931A EP83100931A EP0085428B1 EP 0085428 B1 EP0085428 B1 EP 0085428B1 EP 83100931 A EP83100931 A EP 83100931A EP 83100931 A EP83100931 A EP 83100931A EP 0085428 B1 EP0085428 B1 EP 0085428B1
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temperature
supplied air
supplied
air
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Ingmar Rolin
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ABB Technology FLB AB
Original Assignee
Flaekt 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 and an apparatus for the ventilation of rooms and especially large rooms, such as workshops and industrial halls, according to the preamble of claims 1 and 4.
  • Such a method and such a device are known from CH- A-179 715 known.
  • the object of the invention is to eliminate these disadvantages.
  • 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 when the current pulse of the supply air is increased in proportion to the temperature difference determined.
  • the permissible, predetermined temperature difference e.g. Can be 1 to 3 ° C.
  • the apparatus according to the invention results from the characterizing part of claim 4.
  • the building to be ventilated is identified by reference number 21 and can e.g. a workshop hall or another hall. Both outside air 19 and recirculated air 20 from the room are used for ventilation and for the heating to be carried out at the same time. These air flows are controlled with known control 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 laid in the upper area of the room to be ventilated and directed downwards.
  • a controller 14 regulates the regulating devices 1 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.
  • temperature sensors 16 and 17 are installed in the lower and upper area of the room, which give their signals to the controller 18. Based on the temperature difference between the upper and lower areas of the room, the controller 18 regulates the supply air flow, e.g. with a controller 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 controller 7 by means of the actuator 8, connection B.
  • the organs 10, 11 and 12 can be matched, and the regulation of the Current pulse of the supply air can be carried out by increasing the air flow, but also by changing the blowing 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.
  • a heat sink 22, a heater 23 and a blower 24 can form a separate air recirculation unit, which can be operated in addition to the intake 20 of the air circulation and whose activity, as well as the activity of receiving the air circulation, 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. about 1 to 3 ° C, keep warmer than in the work 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 length of the supply air system increases, which length of throw otherwise increases with increasing temperature difference between the top and bottom of the room would get shorter. In this way, it helps to promote the ability of the supply air system to induce the process heat collected on the roof and to bring it to the work area and to use this heat for heating. 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 in relation to the temperature deviation from the control value, begins to increase the temperature of the supply air 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 current pulse of the supply air.
  • the maximum air flow of the supply air system, and thus the maximum speed in the blower opening is selected in the situation where the heating requirement of the room is greatest, i.e. both the temperature of the supply air and the volume flow are greatest.
  • this can also be carried out in practice in such a way that a supply air system of this type is selected whose blow size can be adjusted.
  • the room In a situation where the temperature of the indoor air gets too high, i.e. exceeds the setpoint, the room is supplied with a supply air colder than the temperature of the room air.
  • 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 take place by means of conventionally known technology.
  • Conventional known heat recovery methods are also preferably used in the system.
  • the heat developed by the process e.g. lighting, machines, people and also passive solar heat is first used before moving on to the use of so-called fee-based heat energy.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Apparatur für die Ventilation von Räumen und besonders von großen Räumen, wie von Werkstätten- und Industriehallen, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der CH-A-179 715 bekannt.
  • In einem Klima wie in Finnland ist das Heizen von Räumen eng verbunden mit der Ventilation von großen Räumen, wie von Fabrikhallen. Aus den oberen Bereichen des Raumes strömt warme Luft nach außen und in den unteren Bereichen kalte Luft nach innen. Der Temperaturunterschied zwischen dem oberen Bereich und dem Arbeitsniveau wird beträchtlich, und die Beibehaltung einer ausreichenden Temperaturaufdem Arbeitsniveau verursacht damit beachtliche Kosten.
  • Aus der US-A-4 184 415 ist es bekannt, Raumluft im unteren Bereich des Raumes anzusaugen, mit einem Gebläse nach oben zu fördern und dort temperaturabhängig durch An und Abschalten des Gebläses abzugeben. Aus der CH-A-179 715 ist es bekannt, Zuluft von oben nach unten in den Raum strömen zu lassen und die Strömungsmenge in Abhängigkeit der Raumtemperatur zu regeln, z.B. bei abnehmender Temperatur die Menge zu reduzieren.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen.
  • Das diese Aufgabe Lösende Verfahren der Erfindung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
  • Gemäß der Erfindung kann man die in der Luftmasse des Raums enthaltene Wärmemenge effektiv für die Heizung der Räume im Zusammenhang mit der Ventilation nutzen.
  • Es ist an und für sich bekannt, daß ein Luftstrahl an dessen Seiten befindliche Luft mit sich zieht. Damit man aber die im oberen Bereich des Raums befindliche warme Luft nach unten zur Arbeitshöhe verlagern kann, muß man stets sicherstellen, daß der Zuluftstrahl bis zum Arbeitsniveau reicht. Ein bloßes Richten derzuluftvon oben nach unten mit einem im voraus geschätzten stromimpuis würde keine ausreichende Maßnahme sein, denn die Wurflänge des Zuluftstrahls wird bei höherer Temperatur des Luftstrahls beträchtlich kürzer.
  • Das Verfahren wird günstig dann ausgeführt, wenn der Stromimpuls der Zuluft proportional zum festgestellten Temperaturunterschied erhöht wird. Auf diese Weise bleibt man ständig in der Nähe des fürzulässig zu betrachtenden, im voraus bestimmten Temperaturunterschiedes, der z.B. 1 bis 3°C sein kann.
  • Die erfindungsgemäße Apparatur ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4.
  • Nachstehend wird die Effindung 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 der Bezugsnummer 21 bezeichnet und kann z.B. eine Werkstättenhalle oder eine sonstige halle sein. Für die Ventilation und für die zugleich auszuführende Heizung wird sowohl Außenluft 19 als auch Umluft 20 aus dem Raum verwendet. Diese Luftströmungen werden mit bekannten Regelvorrichtungen 1 und 2 in einer nachstehend näher zu beschriebenden Weise geregelt. Im Zuluftkanal sind ein Filter 3, ein Heizkörper 4, ein Gebläse 9 und eine Zuluftanlage 12 vorgesehen. Die Zuluftanlage 12 ist im oberen Bereich des zu ventilierenden Raums verlegt und nach unten gerichtet. Ein Regler 14 regelt auf Grundlage des vom Temperaturfühler 15 gegebenen Signals einerseits die Regelvorrichtungen 1 und 2 der Außenluftströmung und der Umluftströmung mittels des Betätigungsgeräts 13 und andererseits den Heizkörper 4 mittels des Betätigungsgeräts 5 und des Ventils 6.
  • Darüberhinaus sind im unteren und im oberen Bereich 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 Bereich des Raums regelt der Regler 18 die Zuluftströmung, z.B. mit einem vor der Zuluftanlage 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 zusammengepaßtsein, und die Regelung des Stromimpulses der Zuluft kann dadurch ausgeführt werden, daß die Luftströmung erhöht wird, aber auch dadurch daß die Einblaseöffnung der Zuluftanlage 12 verändert wird. Entsprechenderweise können die Organe 7, 8 und 9 eine gemeinsame Einheit gestalten. Die Anzahl der Zuluftanlagen 12 kann selbstverständlich auch größer als eins sein, so auch die Anzahl der Temperaturfühler 16 und 17 sowie der Regler 18.
  • Ein Kühlkörper 22, ein Heizkörper 23 und ein Gebläse 24 können eine separate Umlufteinheit bilden, die neben der Einnahme 20 der Umluft betätigt werden kann und deren Tätigkeit, wie auch die Tätigkeit der Aufnahme der Umluft mit dem Regler 14 geregelt werden kann.
  • Die Minimalluftströmung des Systems und der Zuluftanlagewird je nach dem Lüftungsbedarf des Raums dimensioniert.
  • In einer Situation, wo die Temperatur der Luft im Raum sich im gewünschten 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 Fußbodenniveau. Dabei darf die Temperatur der Zuluft dieselbe sein wie die auf dem Fußbodenniveau, d.h. isothermisch. Der Stromimpuls der Zuluft (Massenfluß x Geschwindigkeit = Minimalluftströmung x Startgeschwindigkeit in der Öffnung der Zuluftanlage) 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 des Temperaturniveaus im Punkt 15 winen Bedarf an Wärmeleistung angibt, d.h. die Lufttemperatur im Raum niedriger als der Sollwert ist, gibt der Regler 18 des Temperaturunterschieds dem Strömungsregler 10 der Zuluftanlage 12 einen Befehl, die Luftströmung relativ zu erhöhen, wobei (Alternative a) der Impuls (Massenfluß x Geschwindigkeit) der Zuluftanlage zunimmt und die Wurflänge der Zuluftanlage erhöht, welche Wurflänge sonst bei zunehmendem Temperaturunterschied zwischen dem oberen und unteren Teil des Raums kürzer würde. In dieser Weise wird dazu beigetragen, das Vermögen der Zuluftanlage, die oben auf der Dachöhe gesammelte Prozeßwärme zu induzieren und mit sich zum Arbeitsbereich zu bringen und diese Wärme für Heizung zu benutzen, zu fördern. 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 Umluftströmung 20 größer und halten die Außenluftströmung 19 in Übereinstimmung mit dem Lüftungsbedarf, während der Temperaturregler 14 die Temperatur der Zuluft auf dem gewünschten Niveau hält = Stellwert am Fühler 15.
  • Wenn die Raumtemperatur am Fühler weiter sinkt, beginnt der Regler 14, im Verhältnis zur Temperaturabweichung vom Stellwert, die Temperatur der Zuluft zu steigern durch Erhöhung der Heizung mittels des Wärmekörpers 4 und dessen Motorventils 6 und Betätigungsgeräts 5. Wenn die Temperatur der Zuluft höher wird als die Temperatur der Raumluft, wird die Wurflänge der Zuluftanlage 12 kürzer, und der Temperaturunterschied an den Fühlern 16 und 17 nimmt zu mit der Folge, daß der Regler 18 die Menge und den Stromimpuls der Zuluft weiter verstärkt. Die maximale Luftströmung der Zuluftanlage, und somit die maximale Geschwindigkeit in der Blase- öffnung, wird in der Situation gewählt, wo der Heizungsbedarf des Raums am größten ist, d.h. sowohl die Temperatur der Zuluft als auch die Volumenströmung am größten sind. Technisch kann dies in der Praxis auch so ausgeführt werden, daß eine solche Zuluftanlage gewählt wird, deren Blasgröße einstellbar ist.
  • In einer Situation, wo die Temperatur der Raumluft allzu hoch wird, d.h. den Sollwert übersteigt, wird dem Raum eine Zuluft kälter als die Temperatur der Raumluft zugeführt. Als System wird dabei ein separates Zuluftsystem 22, 23 und 24 oder die hierzu geführte Zuluft eines existierenden Systems verwendet, in welchem existierenden System die Regelung der Leistungsparameter, d.g. der Temperatur der Zuluft und der Luftströmung, sowie die Verteilung der Luft mittels herkömmlicher bekannter Technik erfolgen. Im System werden vorzugsweise außerdem gerkömmliche 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 Zuluftkanal 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 Hei stung 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 Zuluft raumtemperaturabhängig geregelt im wesentlichen von oben nach unten zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluft impulsmäßig zugeführt und der Stromimpuls der Zuluft auf der Grundlage des Unterschieds der Temperatur im oberen Teil des Raums und der Temperatur im unteren Teil des Raumes derart geregelt wird, daß wenn der Temperaturunterschied einen im voraus bestimmten Wert überschreitet, der Stromimpuls der Zuluft zur Beibehaltung der erwünschten Temperaturverteilung im Raum so erhöht wird, daß die Wurflänge der Zuluft bis in den unteren Aufenthaltsbereich reicht.
2. Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromimpuls der Zuluft proportional zum festgestellten Temperaturunterschied erhöht wird.
3. Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dir Temperatur der Zuluft erhöht wird, wenn der Temperaturunterschied höchstens dem genannten, im voraus bestimmten Wert gleich ist une wenn die im unteren Teil des Raumes vorkommende Temperatur unter einen anderen, im voraus bestimmten Wert sinlet.
4. Apparatur zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 1, welche Apparatur eine Zuluftanlage (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 Zuluftanlage (12) im oberen Teil des zu ventilierenden Raums verlegt und wenigstens wesentlich nach unten gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluftanlage (12) für die Erzeugung von Luft-Stromimpulsen ausgebildet ist, daß im oberen Teil und im unteren Teil des Raums weitere Temperaturfühler (17, 16) verlegt sind, die an einem gemeinsamen Regler (18) angeschlossen sind, daß am Regler (18) die Reguliervorrichtung (7, 10) für die Zuluftströmung 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 Stromimpuls der Zuluft zunimmt.
5. Apparatur gemäß dem Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (10) für die Zuluftströmung vor der Zuluftanlage (12) verlegt ist.
6. Apparatur gemäß dem Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (7) für die Zuluftströmung vor dem Gebläse (9) der Zuluftströmung verlegt ist.
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