EP0644380A1 - Device for controlling the inside temperature of buildings - Google Patents

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Publication number
EP0644380A1
EP0644380A1 EP94810531A EP94810531A EP0644380A1 EP 0644380 A1 EP0644380 A1 EP 0644380A1 EP 94810531 A EP94810531 A EP 94810531A EP 94810531 A EP94810531 A EP 94810531A EP 0644380 A1 EP0644380 A1 EP 0644380A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valves
inlet
heat
heat exchangers
return
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP94810531A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Charly Cornu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Geilinger AG
Original Assignee
Geilinger AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Geilinger AG filed Critical Geilinger AG
Publication of EP0644380A1 publication Critical patent/EP0644380A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units
    • F24F3/10—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units with separate supply lines and common return line for hot and cold heat-exchange fluids i.e. so-called "3-conduit" system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0003—Exclusively-fluid systems

Definitions

  • the present invention relates to the field of air conditioning technology. It relates to a device for controlling the internal temperature of a plurality of air-conditioned rooms in a building which are equipped with self-regulating heat exchangers which are supplied with a heat exchange liquid, in particular water, via a distribution system.
  • Such a device is e.g. known from the international patent application WO 92/10707.
  • the control of the internal temperature of the different rooms of a building is usually realized by separate devices for heating or cooling, or by combined devices, which are supplied with hot and cold water through separate networks, and which are controlled individually or locally (see e.g. the German Patent Specification No. 861 742).
  • large-area heat exchangers are generally used, which are housed in the floor, in the ceiling or in the walls of the rooms.
  • Such radiant ceilings, underfloor heating and heat-active Ceilings or walls are self-regulating.
  • a surface temperature of these devices of 22 ° C naturally leads to a heating effect in an environment (room temperature) of 21 ° C or to cooling in an environment of 24 ° C.
  • the different rooms of a building have a different heat balance, depending on whether people are working in them, devices generate heat, or because of the location in the building, sunlight is shining in or not. If you now connect the "ambient heat exchangers" of all of these rooms in a single building to a single flow temperature using a single distribution system for the heat exchange liquid (usually water), it becomes possible to remove the heat from the rooms that are too warm, which is burdened by excessive thermal supply ( Sun, people, lighting, devices), to the rooms with little internal heat transfer.
  • the heat exchange liquid usually water
  • This heat transfer is very welcome in winter when e.g. the sunny rooms or rooms heated by heat-generating devices (computers, copiers, etc.) help to warm the rooms facing north. The same applies vice versa for summer, when the (comparatively cool) north-facing rooms or light-protected basements delay the warming-up of the thermally stressed rooms.
  • heat-generating devices computers, copiers, etc.
  • this transfer defines a systematic temperature difference between the heat-emitting and the heat-absorbing rooms, i.e. between those that are more or less thermally supplied: Because a temperature difference is necessary for the heat exchange between the heat exchange liquid and the air inside the room, which is mediated by the heat exchanger the heat-emitting rooms are always at a higher temperature than the flow temperature, while the heat-absorbing rooms are always at a somewhat lower temperature. That difference can be one or more degrees in the worst case and lead to room temperatures that deviate from the range of the perceived as pleasant temperatures.
  • the distribution system has at least 3 lines, 2 of which are provided as inlet lines with differing flow temperatures and one as a common return line, and in that means are provided by means of which the heat exchangers are produced as required the desired internal temperature can be connected to one or the other supply line.
  • the essence of the invention is to provide the heat exchangers in the rooms in addition to the "normal" flow temperature, a second "correction" flow temperature, which can only deviate by a few degrees from the first flow temperature, and ensures that the heat exchangers are optional can be operated with two different flow temperatures.
  • This makes it possible to charge the heat exchangers in the heat-emitting rooms with the lower and the heat exchangers in the heat-absorbing rooms with the higher of the two flow temperatures, so that in both types of rooms, despite the necessary temperature difference between the heat exchange fluid and the interior of the room, a common optimal one Room temperature can.
  • the air conditioning can be flexibly adapted to different conditions thanks to the two temperatures offered.
  • a first preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that a cold water network with an inlet and a return and a hot water network with an inlet and a return is provided within the building, that each of the two inlet lines optionally with the inlet of the cold water network or can be connected to the inlet of the hot water network, and that the connection between the inlet lines and the inlets of the cold water or hot water network is made by electrically controllable cold water valves or hot water valves.
  • the two different temperatures can be generated in the supply lines and regulated to the desired difference in a simple manner by electrically controlled alternating connection of the supply lines to the warm or cold supply lines.
  • a second preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that a circulation pump is arranged in the return line.
  • the circulation pump ensures optimal heat transfer between the individual rooms that are connected to the distribution system.
  • the means for selectively connecting the heat exchangers to the feed lines comprise either manually operated feed valves or controllable feed valves, the changeover taking place automatically according to the ambient temperature.
  • the air conditioning can be individually and very easily optimally set for each room. In the other case, the air conditioning of each individual room can be integrated into an overall concept and optimized centrally controlled.
  • the device 1 shows a basic diagram of the line system for the heat exchange liquid according to a first preferred exemplary embodiment of the device according to the invention.
  • the device 1 comprises a distribution system 2 for the heat exchange liquid (preferably water), to which distribution system a plurality of heat exchangers 7a-c are connected.
  • the heat exchangers 7a-c in the example shown are the individual coils of a heat-active blanket 7, as are e.g. is described in the publication mentioned at the outset and is used for air conditioning a room. It goes without saying that in the case of a building with several rooms, several such heat-active ceilings 7 are connected in series to the distribution system 2 leading through the entire building.
  • All “ambient heat exchangers”, ie in the present case, all heat-active ceilings 7 of the rooms with the same desired pleasant temperature or their heat exchangers 7a-c are connected within the distribution system by 3 pipes: one pipe forms a return line 4 for the return water (outlet), and two further pipes each form an inlet line 3 or 5, in order to differentiate the heat exchangers with water Supply temperature, e.g. with a temperature difference of 2K, according to the respective requirements.
  • Each “ambient heat exchanger” or heat exchanger 7a-c is supplied either with water at a nominal temperature from one inlet line or through water with the second temperature deviating from the nominal temperature from the other inlet line.
  • the heat exchangers 7a-c are connected to the supply lines 3, 5 via corresponding individual connecting lines 15, 16, inlet valves 12, 13 and connecting lines 8, 9.
  • Each heat exchanger 7a-c can be switched between the corresponding supply lines 3, 5 by preferably manually or alternatively controlled operation of the inlet valves 12, 13 in accordance with the ambient temperature and / or the season. This switchover can be implemented by a 3-way valve or - as shown in FIG. 1 - by a pair of 2-way valves per heat exchanger 7a-c.
  • the heat exchangers in a zone can either be switched individually or combined in groups and switched together.
  • the heat exchangers 7a-c are returned via individual connecting lines 17, return valves 14 and a connecting line 10 to the common return line 4.
  • the rooms with the greatest heat losses are connected to the supply line (3 or 5), which has the higher flow temperature.
  • other rooms in which, for example, IT systems generate a lot of heat are connected to the other supply line (5 or 3), which has the lower flow temperature.
  • FIG. 1 further shows that a circulation pump 6 is arranged within the distribution system 2 and is located in the common return line 4.
  • the delivery rate of the circulation pump is preferably constant, regardless of the number of consumers that are attached to one or the other feed line, so that a uniform water flow is guaranteed.
  • the two inlet lines 3 and 5 are regulated in their inlet temperature by a pair of electrically controllable hot water and cold water valves 19, 22 and 18, 23, respectively, via which the inlet lines 3, 5 are optionally connected to the inlet 26 of a hot water network or with the inlet 24 of a cold water network can be connected.
  • the hot water and cold water valves 19, 22 and 18, 23 are preferably designed as adjustable valves for fine adjustment. For this purpose, however, they can also be operated in pulses as on / off valves.
  • the return line 4 of the distribution system 2 is connected to the returns 25 and 27 of the cold and hot water network via an electrically actuated return valve 20 and 21, respectively.
  • the return valves 20, 21 switch over, depending on whether work is being carried out in the heating or cooling area, but are never open at the same time.
  • the return valves 20, 21 are designed as pure on / off valves.
  • the hot water valves 19, 20 and cold water valves 18, 23 are closed and the internal heat is transferred through the mixed backflows between the heat exchangers of the individual rooms.
  • the building behaves like a balancing heat reservoir, which continuously charges or discharges.
  • the control proceeds as follows: If the building gets too warm, the cold water (from the inlet 24) is mainly switched to the inlet line 3. When the temperature deviation of this inlet line from the other reaches 2 K, for example, the cooling in the other inlet line 5 is also activated so as not to exceed this temperature difference of 2 K. Symmetrically to this, the hot water (from the inlet 26) is first switched to the inlet line 5 and then to the other inlet line 3 in order to limit the temperature deviation of this flow. These setting values for the flow are then regulated in accordance with the atmospheric conditions and the return temperature, for which purpose temperature sensors 11a-c can be provided in lines 3-5 of the distribution system, for example. The differences between the two flow temperatures can also have values other than 2 K, for example 5 K, specifically for the heating and cooling operation. It goes without saying that the flow temperatures of the two feed lines 3, 5 can be interchanged.
  • At least one local air conditioner can also be provided in certain rooms.
  • this air conditioner 28 In order to include the heat transfer caused by this air conditioner 28 in the distribution system 2, it can - as shown in FIG. 2 - with its condenser 29 advantageously be connected to the inlet line with the higher inlet temperature (in this case the inlet line 5) in order to achieve the To remove heat from the condenser 29 from the device and to feed it into the distribution system 2 (the heat exchangers are not shown in this figure for reasons of clarity).
  • the invention results in a device for the air conditioning of several rooms accommodated in a building, which enables simple regulation of the desired room temperature with simultaneous heat transfer between rooms with different heat balances.

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Abstract

The invention relates to a device for controlling the inside temperature of a plurality of air conditioned rooms in a building, which are fitted with self-regulating heat exchangers (7a-c) which are supplied via a distribution system (2) with a heat exchange fluid (liquid), in particular water. Improved control and regulation of room temperatures are achieved when the distribution system (2) has at least 3 lines (3, 4, 5) of which 2 are provided as feed (inflow) lines (3, 5) having mutually differing feed temperatures, and one is provided as a common return line (4), and when means are provided which, depending on the inside temperature desired, can optionally be used to connect the heat exchangers (7a-c) to the one or other feed line (3 or 5, respectively). <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Klimatechnik. Sie betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Innentemperatur einer Mehrzahl von klimatisierten Räumen in einem Gebäude, welche mit selbstregelnden Wärmetauschern ausgestattet sind, die über ein Verteilsystem mit einer Wärmetauschflüssigkeit, insbesondere Wasser, versorgt werden.The present invention relates to the field of air conditioning technology. It relates to a device for controlling the internal temperature of a plurality of air-conditioned rooms in a building which are equipped with self-regulating heat exchangers which are supplied with a heat exchange liquid, in particular water, via a distribution system.

Eine solche Vorrichtung ist z.B. aus der Internationalen Patentanmeldung WO 92/10707 bekannt.Such a device is e.g. known from the international patent application WO 92/10707.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Die Steuerung der Innentemperatur der verschiedenen Räume eines Gebäudes wird normalerweise durch getrennte Vorrichtungen zur Heizung oder Kühlung verwirklicht, oder durch kombinierte Apparate, die durch getrennte Netze mit warmem und kaltem Wasser versorgt werden, und die individuell oder lokal geregelt werden (siehe dazu z.B. die Deutsche Patentschrift Nr.861 742).The control of the internal temperature of the different rooms of a building is usually realized by separate devices for heating or cooling, or by combined devices, which are supplied with hot and cold water through separate networks, and which are controlled individually or locally (see e.g. the German Patent Specification No. 861 742).

Für den Wärmeaustausch zwischen dem warmen oder kalten Wasser und dem zu klimatisierenden Raum werden in der Regel grossflächige Wärmetauscher verwendet, die im Fussboden, in der Decke oder in den Wänden der Räume untergebracht sind. Derartige strahlende Decken, Fussbodenheizungen und wärmeaktive Decken oder Wände sind selbstregulierend. So führt z.B. eine Oberflächentemperatur dieser Einrichtungen von 22°C selbstverständlich zu einer Heizungswirkung in einer Umgebung (Raumtemperatur) von 21°C oder zu einer Kühlung in einer Umgebung von 24°C.For the heat exchange between the warm or cold water and the room to be air-conditioned, large-area heat exchangers are generally used, which are housed in the floor, in the ceiling or in the walls of the rooms. Such radiant ceilings, underfloor heating and heat-active Ceilings or walls are self-regulating. For example, a surface temperature of these devices of 22 ° C naturally leads to a heating effect in an environment (room temperature) of 21 ° C or to cooling in an environment of 24 ° C.

In der Regel haben die verschiedenen Räume eines Gebäudes eine unterschiedliche Wärmebilanz, je nachdem ob in ihnen Personen tätig sind, Geräte Wärme erzeugen, oder aufgrund der Lage im Gebäude Sonnenlicht eingestrahlt wird, oder nicht. Wenn man nun die "Umgebungswärmetauscher" aller dieser Räume eines einzigen Gebäudes über ein einziges Verteilsystem für die Wärmetauschflüssigkeit (meist Wasser) mit einer einzigen Vorlauftemperatur verbindet, wird es möglich, die Wärme aus den zu warmen Räumen, welche durch zu grosse thermische Zufuhren belastet (Sonne, Personen, Beleuchtung, Geräte), zu den Räumen mit geringer interner Wärmezufuhr zu transferieren.As a rule, the different rooms of a building have a different heat balance, depending on whether people are working in them, devices generate heat, or because of the location in the building, sunlight is shining in or not. If you now connect the "ambient heat exchangers" of all of these rooms in a single building to a single flow temperature using a single distribution system for the heat exchange liquid (usually water), it becomes possible to remove the heat from the rooms that are too warm, which is burdened by excessive thermal supply ( Sun, people, lighting, devices), to the rooms with little internal heat transfer.

Dieser Wärmetransfer ist im Winter sehr willkommen, wenn z.B. die sonnigen oder durch wärmeerzeugende Apparate (Computer, Kopierer etc.) erwärmten Räume dazu beitragen, die nach Norden zu gelegenen Räume zu erwärmen. Dasselbe gilt umgekehrt für den Sommer, wenn die (vergleichsweise kühlen) nach Norden ausgerichteten Räume oder lichtgeschützten Untergeschosse die Aufwärmung der thermisch belasteten Räume verzögern.This heat transfer is very welcome in winter when e.g. the sunny rooms or rooms heated by heat-generating devices (computers, copiers, etc.) help to warm the rooms facing north. The same applies vice versa for summer, when the (comparatively cool) north-facing rooms or light-protected basements delay the warming-up of the thermally stressed rooms.

Dieser Transfer legt jedoch zwischen den Wärme abgegebenden und den Wärme aufnehmenden Räumen, also zwischen denen, die thermisch mehr oder weniger versorgt werden, einen systematischen Temperaturunterschied fest: Da für den durch die Wärmetauscher vermittelten Wärmeaustausch zwischen der Wärmeaustauschflüssigkeit und der Luft im Rauminneren eine Temperaturdifferenz notwendig ist, sind die Wärme abgebenden Räume gegenüber der Vorlauftemperatur stets auf einer höheren Temperatur, während die Wärme aufnehmenden Räume sich stets auf einer etwas niedrigeren Temperatur befinden. Dieser Unterschied kann im ungünstigsten Fall ein oder mehrere Grad betragen und zu Raumtemperaturen führen, die sich aus den Bereich der als angenehm empfundenen Temperaturen entfernen.However, this transfer defines a systematic temperature difference between the heat-emitting and the heat-absorbing rooms, i.e. between those that are more or less thermally supplied: Because a temperature difference is necessary for the heat exchange between the heat exchange liquid and the air inside the room, which is mediated by the heat exchanger the heat-emitting rooms are always at a higher temperature than the flow temperature, while the heat-absorbing rooms are always at a somewhat lower temperature. That difference can be one or more degrees in the worst case and lead to room temperatures that deviate from the range of the perceived as pleasant temperatures.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und kostengünstige Vorrichtung, die den direkten Transfer der internen Wärme zwischen verschiedenen Räumen eines Gebäudes erlaubt und nicht notwendigerweise eine automatische Regulierung der Räume mit einbezieht, anzugeben, mit welcher die gewünschte Komforttemperatur der Räume sichergestellt werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a simple and inexpensive device which allows the direct transfer of internal heat between different rooms of a building and does not necessarily involve automatic regulation of the rooms, with which the desired comfort temperature of the rooms can be ensured .

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Verteilsystem wenigstens 3 Leitungen aufweist, von denen 2 als Zulaufleitungen mit voneinander abweichenden Vorlauftemperaturen und eine als gemeinsame Rücklaufleitung vorgesehen sind, und dass Mittel vorgesehen sind, mittels derer die Wärmetauscher nach Massgabe der gewünschten Innentemperatur wahlweise an die eine oder andere Zulaufleitung angeschlossen werden können.The object is achieved in a device of the type mentioned at the outset in that the distribution system has at least 3 lines, 2 of which are provided as inlet lines with differing flow temperatures and one as a common return line, and in that means are provided by means of which the heat exchangers are produced as required the desired internal temperature can be connected to one or the other supply line.

Der Kern der Erfindung besteht darin, für die Wärmetauscher in den Räumen neben der "normalen" Vorlauftemperatur eine zweite "Korrektur"-Vorlauftemperatur zur Verfügung zu stellen, die von der ersten Vorlauftemperatur nur um wenige Grad abweichen kann, und sicherstellt, dass die Wärmetauscher wahlweise mit zwei unterschiedlichen Vorlauftemperaturen betrieben werden können. Hierdurch ist es möglich, die Wärmetauscher in den Wärme abgebenden Räumen mit der niedrigeren und die Wärmetauscher in der Wärme aufnehmenden Räumen mit der höheren der beiden Vorlauftemperaturen zu beaufschlagen, so dass in beiden Arten von Räumen trotz der notwendigen Temperaturdifferenz zwischen Wärmetauschflüssigkeit und Rauminnern eine gemeinsame optimale Raumtemperatur eingeregelt werden kann. Darüber hinaus lässt sich die Klimatisierung durch die beiden angebotenen Temperaturen insgesamt flexibler an unterschiedliche Gegebenheiten anpassen.The essence of the invention is to provide the heat exchangers in the rooms in addition to the "normal" flow temperature, a second "correction" flow temperature, which can only deviate by a few degrees from the first flow temperature, and ensures that the heat exchangers are optional can be operated with two different flow temperatures. This makes it possible to charge the heat exchangers in the heat-emitting rooms with the lower and the heat exchangers in the heat-absorbing rooms with the higher of the two flow temperatures, so that in both types of rooms, despite the necessary temperature difference between the heat exchange fluid and the interior of the room, a common optimal one Room temperature can. In addition, the air conditioning can be flexibly adapted to different conditions thanks to the two temperatures offered.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass innerhalb des Gebäudes ein Kaltwassernetz mit einem Zulauf und einem Rücklauf und ein Warmwassernetz mit einem Zulauf und einem Rücklauf vorgesehen ist, dass jede der beiden Zulaufleitungen wahlweise mit dem Zulauf des Kaltwassernetzes oder mit dem Zulauf des Warmwassernetzes verbindbar ist, und dass die Verbindung zwischen den Zulaufleitungen und den Zuläufen des Kaltwasser- bzw. Warmwassernetzes durch elektrisch steuerbare Kaltwasserventile bzw. Warmwasserventile erfolgt.A first preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that a cold water network with an inlet and a return and a hot water network with an inlet and a return is provided within the building, that each of the two inlet lines optionally with the inlet of the cold water network or can be connected to the inlet of the hot water network, and that the connection between the inlet lines and the inlets of the cold water or hot water network is made by electrically controllable cold water valves or hot water valves.

Hierdurch können auf einfache Weise durch elektrisch gesteuertes wechselndes Verbinden der Zulaufleitungen mit den warmen bzw. kalten Zuläufen die beiden unterschiedlichen Temperaturen in den Zulaufleitungen erzeugt und auf die gewünschte Differenz eingeregelt werden.As a result, the two different temperatures can be generated in the supply lines and regulated to the desired difference in a simple manner by electrically controlled alternating connection of the supply lines to the warm or cold supply lines.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Rücklaufleitung eine Umwälzpumpe angeordnet ist. Die Umwälzpumpe gewährleistet einen optimalen Wärmetransfer zwischen den einzelnen Räumen, die an das Verteilsystem angeschlossen sind.A second preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that a circulation pump is arranged in the return line. The circulation pump ensures optimal heat transfer between the individual rooms that are connected to the distribution system.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel zum wahlweisen Anschluss der Wärmetauscher an die Zulaufleitungen entweder manuell betätigbare Zulaufventile, oder steuerbare Zulaufventile, wobei die Umschaltung automatisch nach Massgabe der Umgebungstemperatur erfolgt. Im einen Fall lässt sich die Klimatisierung für jeden Raum individuell und sehr einfach optimal einstellen. Im anderen Fall kann die Klimatisierung jedes einzelnen Raumes in ein Gesamtkonzept eingebunden und zentral gesteuert optimiert werden.In a further preferred embodiment, the means for selectively connecting the heat exchangers to the feed lines comprise either manually operated feed valves or controllable feed valves, the changeover taking place automatically according to the ambient temperature. In one case, the air conditioning can be individually and very easily optimally set for each room. In the other case, the air conditioning of each individual room can be integrated into an overall concept and optimized centrally controlled.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments result from the subclaims.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGURENBRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1
ein Prinzipschema des Leitungssystems für die Wärmetauschflüssigkeit gemäss einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 2
ein Fig. 1 entsprechendes Schema für ein zweites Ausführungsbeispiel mit lokalem Klimagerät.
The invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments in connection with the figures. Show it
Fig. 1
a schematic diagram of the line system for the heat exchange fluid according to a first preferred embodiment of the invention; and
Fig. 2
a diagram corresponding to Fig. 1 for a second embodiment with local air conditioner.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

In Fig. 1 ist ein Prinzipschema des Leitungssystems für die Wärmetauschflüssigkeit gemäss einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Verteilsystem 2 für die Wärmetauschflüssigkeit (vorzugsweise Wasser), an welches Verteilsystem eine Mehrzahl von Wärmetauschern 7a-c angeschlossen sind. Die Wärmetauscher 7a-c im dargestellten Beispiel sind die einzelnen Rohrschlangen einer wärmeaktiven Decke 7, wie sie z.B. in der eingangs genannten Druckschrift beschrieben ist und zur Klimatisierung eines Raumes Verwendung findet. Es versteht sich dabei von selbst, dass bei einem Gebäude mit mehreren Räumen mehrere solcher wärmeaktiven Decken 7 hintereinander an das durch das ganze Gebäude führende Verteilsystem 2 angeschlossen sind.1 shows a basic diagram of the line system for the heat exchange liquid according to a first preferred exemplary embodiment of the device according to the invention. The device 1 comprises a distribution system 2 for the heat exchange liquid (preferably water), to which distribution system a plurality of heat exchangers 7a-c are connected. The heat exchangers 7a-c in the example shown are the individual coils of a heat-active blanket 7, as are e.g. is described in the publication mentioned at the outset and is used for air conditioning a room. It goes without saying that in the case of a building with several rooms, several such heat-active ceilings 7 are connected in series to the distribution system 2 leading through the entire building.

Alle "Umgebungswärmetauscher", d.h. im vorliegenden Fall, alle wärmeaktiven Decken 7 der Räume mit derselben gewünschten angenehmen Temperatur bzw. deren Wärmetauscher 7a-c sind innerhalb des Verteilsystems durch 3 Rohre verbunden: Ein Rohr bildet eine Rücklaufleitung 4 für das Rücklaufwasser (Ausgang), und zwei weitere Rohre bilden jeweils eine Zulaufleitung 3 bzw. 5, um die Wärmetauscher mit Wasser unterschiedlicher Vorlauftemperatur, z.B. mit einer Temperaturdifferenz von 2K, den jeweiligen Erfordernissen entsprechend zu versorgen.All "ambient heat exchangers", ie in the present case, all heat-active ceilings 7 of the rooms with the same desired pleasant temperature or their heat exchangers 7a-c are connected within the distribution system by 3 pipes: one pipe forms a return line 4 for the return water (outlet), and two further pipes each form an inlet line 3 or 5, in order to differentiate the heat exchangers with water Supply temperature, e.g. with a temperature difference of 2K, according to the respective requirements.

Jeder "Umgebungswärmetauscher" bzw. Wärmetauscher 7a-c wird entweder mit Wasser einer Nenntemperatur aus der einen Zulaufleitung oder durch Wasser mit der von der Nenntemperatur abweichender zweiten Temperatur aus der anderen Zulaufleitung versorgt. Dazu sind die Wärmetauscher 7a-c über entsprechende Einzelanschlussleitungen 15, 16, Zulaufventile 12, 13 und Anschlussleitungen 8, 9 mit den Zulaufleitungen 3, 5 verbunden. Durch vorzugsweise manuelles oder aber nach Massgabe der Umgebungstemperatur und/oder der Jahreszeit automatisch gesteuertes Betätigen der Zulaufventile 12, 13 kann jeder Wärmetauscher 7a-c zwischen den entsprechenden Zuleitungen 3, 5 umgeschaltet werden. Diese Umschaltung kann durch ein 3-Wege-Ventil oder - wie in Fig. 1 gezeigt - durch ein Paar 2-Wege-Ventile pro Wärmetauscher 7a-c realisiert werden. Die Wärmetauscher einer Zone können dabei entweder einzeln umgeschaltet oder in Gruppen zusammengefasst und gemeinsam umgeschaltet werden. Der Rücklauf der Wärmetauscher 7a-c erfolgt über Einzelanschlussleitungen 17, Rücklaufventile 14 und eine Anschlussleitung 10 zur gemeinsamen Rücklaufleitung 4.Each “ambient heat exchanger” or heat exchanger 7a-c is supplied either with water at a nominal temperature from one inlet line or through water with the second temperature deviating from the nominal temperature from the other inlet line. For this purpose, the heat exchangers 7a-c are connected to the supply lines 3, 5 via corresponding individual connecting lines 15, 16, inlet valves 12, 13 and connecting lines 8, 9. Each heat exchanger 7a-c can be switched between the corresponding supply lines 3, 5 by preferably manually or alternatively controlled operation of the inlet valves 12, 13 in accordance with the ambient temperature and / or the season. This switchover can be implemented by a 3-way valve or - as shown in FIG. 1 - by a pair of 2-way valves per heat exchanger 7a-c. The heat exchangers in a zone can either be switched individually or combined in groups and switched together. The heat exchangers 7a-c are returned via individual connecting lines 17, return valves 14 and a connecting line 10 to the common return line 4.

Auf diese Art werden die Räume mit den grössten Wärmeverlusten (z.B. die Eckräume), oder diejenigen, die eine leicht erhöhte Umgebungstemperatur verlangen, mit der Zulaufleitung (3 oder 5) verbunden, welche die höhere Vorlauftemperatur aufweist. Auf die gleiche Weise werden andere Räume, in denen beispielsweise EDV-Anlagen viel Wärme erzeugen, mit der anderen Zulaufleitung (5 oder 3) verbunden, welche die niedrigere Vorlauftemperatur aufweist.In this way, the rooms with the greatest heat losses (e.g. the corner rooms), or those that require a slightly higher ambient temperature, are connected to the supply line (3 or 5), which has the higher flow temperature. In the same way, other rooms in which, for example, IT systems generate a lot of heat, are connected to the other supply line (5 or 3), which has the lower flow temperature.

Das Prinzipschema der Fig. 1 zeigt weiterhin, das innerhalb des Verteilsystems 2 eine Umwälzpumpe 6 angeordnet ist, die in der gemeinsamen Rücklaufleitung 4 liegt. Die Förderleistung der Umwälzpumpe ist vorzugsweise konstant, und zwar unabhängig von der Anzahl der Verbraucher, die an der einen oder anderen Zulaufleitung hängen, so dass ein gleichmässiger Wasserdurchfluss gewährleistet ist.The basic schematic of FIG. 1 further shows that a circulation pump 6 is arranged within the distribution system 2 and is located in the common return line 4. The delivery rate of the circulation pump is preferably constant, regardless of the number of consumers that are attached to one or the other feed line, so that a uniform water flow is guaranteed.

In dem dargestellten Beispiel werden die beiden Zulaufleitungen 3 und 5 in ihrer Vorlauftemperatur jeweils durch ein Paar elektrisch steuerbare Warmwasser- und Kaltwasserventile 19, 22 bzw. 18, 23 reguliert, über welche die Zulaufleitungen 3, 5 wahlweise mit den Zulauf 26 eines Warmwassernetzes oder mit dem Zulauf 24 eines Kaltwassernetzes verbunden werden können. Die Warmwasser- und Kaltwasserventile 19, 22 bzw. 18, 23 sind dabei zur Feineinstellung vorzugsweise als regelbare Ventile ausgebildet. Sie können zu diesem Zweck jedoch auch als Ein/Aus-Ventile impulsweise betrieben werden. Entsprechend ist die Rücklaufleitung 4 des Verteilsystems 2 über jeweils ein elektrisch betätigbares Rücklaufventil 20 bzw. 21 mit den Rückläufen 25 bzw. 27 des Kalt- bzw. Warmwassernetzes verbunden. Die Rücklaufventile 20, 21 schalten um, je nachdem, ob im Bereich der Aufheizung oder Abkühlung gearbeitet wird, sind jedoch nie gleichzeitig geöffnet. Die Rücklaufventile 20, 21 sind als reine Ein/Aus-Ventile ausgebildet.In the example shown, the two inlet lines 3 and 5 are regulated in their inlet temperature by a pair of electrically controllable hot water and cold water valves 19, 22 and 18, 23, respectively, via which the inlet lines 3, 5 are optionally connected to the inlet 26 of a hot water network or with the inlet 24 of a cold water network can be connected. The hot water and cold water valves 19, 22 and 18, 23 are preferably designed as adjustable valves for fine adjustment. For this purpose, however, they can also be operated in pulses as on / off valves. Correspondingly, the return line 4 of the distribution system 2 is connected to the returns 25 and 27 of the cold and hot water network via an electrically actuated return valve 20 and 21, respectively. The return valves 20, 21 switch over, depending on whether work is being carried out in the heating or cooling area, but are never open at the same time. The return valves 20, 21 are designed as pure on / off valves.

Im Neutralbereich bzw. in der Uebergangszeit sind die Warmwasserventile 19, 20 und Kaltwasserventile 18, 23 geschlossen und die interne Wärme wird durch die zusammengemischten Rückflüsse zwischen den Wärmetauschern der einzelnen Räume übertragen. Im bevorzugten Fall der wärmeaktiven Decken oder Mauern verhält sich das Gebäude dabei wie ein ausgleichendes Wärmereservoir, welches sich fortlaufend lädt oder entlädt.In the neutral area or in the transition period, the hot water valves 19, 20 and cold water valves 18, 23 are closed and the internal heat is transferred through the mixed backflows between the heat exchangers of the individual rooms. In the preferred case of the heat-active ceilings or walls, the building behaves like a balancing heat reservoir, which continuously charges or discharges.

Unter der Annahme, das die Zulaufleitung 3 die niedrigere Vorlauftemperatur aufweist, läuft die Regelung wie folgt ab: Wenn das Gebäude zu warm wird, wird das Kaltwasser (aus dem Zulauf 24) hauptsächlich auf die Zulaufleitung 3 geschaltet. Wenn die Temperaturabweichung dieser Zulaufleitung von der anderen z.B. 2 K erreicht, wird die Kühlung auch in der anderen Zulaufleitung 5 aktiviert, um diese Temperaturdifferenz von 2 K nicht zu überschreiten. Symmetrisch dazu wird das Warmwasser (aus dem Zulauf 26) zuerst auf die Zulaufleitung 5 geschaltet, und dann auf die andere Zulaufleitung 3, um die Temperaturabweichung dieses Vorlaufs zu limitieren. Diese Einstellwerte für den Vorlauf werden durch dann nach Massgabe der atmosphärischen Konditionen und der Rücklauftemperatur geregelt, wozu beispielsweise in den Leitungen 3-5 des Verteilsystems 2 Temperaturfühler 11a-c vorgesehen sein können. Die Differenzen zwischen den beiden Vorlauftemperaturen können auch andere Werte als 2 K, z.B. 5 K, haben, und zwar unterschiedlich für den Aufheiz- und Abkühlbetrieb. Es versteht sich auch von selbst, dass die Vorlauftemperaturen der beiden Zulaufleitungen 3, 5 vertauscht werden können.Assuming that the inlet line 3 has the lower inlet temperature, the control proceeds as follows: If the building gets too warm, the cold water (from the inlet 24) is mainly switched to the inlet line 3. When the temperature deviation of this inlet line from the other reaches 2 K, for example, the cooling in the other inlet line 5 is also activated so as not to exceed this temperature difference of 2 K. Symmetrically to this, the hot water (from the inlet 26) is first switched to the inlet line 5 and then to the other inlet line 3 in order to limit the temperature deviation of this flow. These setting values for the flow are then regulated in accordance with the atmospheric conditions and the return temperature, for which purpose temperature sensors 11a-c can be provided in lines 3-5 of the distribution system, for example. The differences between the two flow temperatures can also have values other than 2 K, for example 5 K, specifically for the heating and cooling operation. It goes without saying that the flow temperatures of the two feed lines 3, 5 can be interchanged.

Für intensive und lokalisierte Kühlungsbedürfnisse kann in bestimmten Räumen zusätzlich wenigstens ein lokales Klimagerät vorgesehen sein. Um den durch dieses Klimagerät 28 bewirkten Wärmetransfer in das Verteilsystem 2 mit einzubeziehen, kann es - wie in Fig. 2 dargestellt - mit seinem Kondensator 29 vorteilhafterweise an die Zulaufleitung mit der höheren Vorlauftemperatur (in diesem Fall die Zulaufleitung 5) angeschlossen werden, um die Wärme des Kondensators 29 aus dem Gerät abzuführen und in das Verteilsystem 2 einzuspeisen (die Wärmetauscher sind in dieser Figur aus Gründen der Uebersichtlichkeit nicht dargestellt).For intensive and localized cooling needs, at least one local air conditioner can also be provided in certain rooms. In order to include the heat transfer caused by this air conditioner 28 in the distribution system 2, it can - as shown in FIG. 2 - with its condenser 29 advantageously be connected to the inlet line with the higher inlet temperature (in this case the inlet line 5) in order to achieve the To remove heat from the condenser 29 from the device and to feed it into the distribution system 2 (the heat exchangers are not shown in this figure for reasons of clarity).

Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Klimatisierung von mehreren in einem Gebäude untergebrachten Räumen, die mit einfachen Mitteln eine optimale Einregelung der gewünschten Raumtemperatur bei gleichzeitigem Wärmetransfer zwischen Räumen mit unterschiedlicher Wärmebilanz ermöglicht.Overall, the invention results in a device for the air conditioning of several rooms accommodated in a building, which enables simple regulation of the desired room temperature with simultaneous heat transfer between rooms with different heat balances.

BEZEICHNUNGSLISTELIST OF DESIGNATIONS

11
SteuerungsvorrichtungControl device
22nd
Verteilsystem (Wärmetauschflüssigkeit)Distribution system (heat exchange fluid)
3,53.5
ZulaufleitungInlet pipe
44th
RücklaufleitungReturn line
66
UmwälzpumpeCirculation pump
77
wärmeaktive Deckeheat-active blanket
7a-c7a-c
WärmetauscherHeat exchanger
8,98.9
Anschlussleitung (Zulauf)Connection line (inlet)
1010th
Anschlussleitung (Rücklauf)Connection line (return)
11a-c11a-c
TemperaturfühlerTemperature sensor
12,1312.13
ZulaufventilInlet valve
1414
RücklaufventilReturn valve
15,1615.16
Einzelanschlussleitung (Zulauf)Single connection line (inlet)
1717th
Einzelanschlussleitung (Rücklauf)Single connection line (return)
18,2318.23
KaltwasserventilCold water valve
19,2219.22
WarmwasserventilHot water valve
2020th
Rücklaufventil (Kaltwassernetz)Return valve (cold water network)
2121
Rücklaufventil (Warmwassernetz)Return valve (hot water network)
2424th
Zulauf (Kaltwassernetz)Inlet (cold water network)
2525th
Rücklauf (Kaltwassernetz)Return (cold water network)
2626
Zulauf (Warmwassernetz)Inlet (hot water network)
2727
Rücklauf (Warmwassernetz)Return (hot water network)
2828
KlimagerätAir conditioner
2929
Kondensatorcapacitor

Claims (14)

Vorrichtung zur Steuerung der Innentemperatur einer Mehrzahl von klimatisierten Räumen in einem Gebäude, welche mit selbstregelnden Wärmetauschern (7a-c) ausgestattet sind, die über ein Verteilsystem (2) mit einer Wärmetauschflüssigkeit, insbesondere Wasser, versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilsystem (2) wenigstens 3 Leitungen (3, 4, 5) aufweist, von denen 2 als Zulaufleitungen (3, 5) mit voneinander abweichenden Zulauftemperaturen und eine als gemeinsame Rücklaufleitung (4) vorgesehen sind, und dass Mittel vorgesehen sind, mittels derer die Wärmetauscher (7a-c) nach Massgabe der gewünschten Innentemperatur wahlweise an die eine oder andere Zulaufleitung (3 bzw. 5) angeschlossen werden können.Device for controlling the internal temperature of a plurality of air-conditioned rooms in a building, which are equipped with self-regulating heat exchangers (7a-c), which are supplied with a heat exchange liquid, in particular water, via a distribution system (2), characterized in that the distribution system ( 2) has at least 3 lines (3, 4, 5), 2 of which are provided as inlet lines (3, 5) with differing inlet temperatures and one as a common return line (4), and that means are provided by means of which the heat exchangers ( 7a-c) can be connected to one or the other supply line (3 or 5) depending on the desired internal temperature. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gebäudes ein Kaltwassernetz mit einem Zulauf (24) und einem Rücklauf (25) und ein Warmwassernetz mit einem Zulauf (26) und einem Rücklauf (27) vorgesehen ist, und dass jede der beiden Zulaufleitungen (3, 5) wahlweise mit dem Zulauf (24) des Kaltwassernetzes oder mit dem Zulauf (26) des Warmwassernetzes verbindbar ist.Device according to claim 1, characterized in that a cold water network with an inlet (24) and a return (25) and a hot water network with an inlet (26) and a return (27) is provided within the building, and that each of the two inlet lines (3, 5) can optionally be connected to the inlet (24) of the cold water network or to the inlet (26) of the hot water network. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den Zulaufleitungen (3, 5) und den Zuläufen (24 bzw. 26) des Kaltwasser- bzw. Warmwassernetzes durch elektrisch steuerbare Kaltwasserventile (18, 23) bzw. Warmwasserventile (19, 22) erfolgt.Apparatus according to claim 2, characterized in that the connection between the supply lines (3, 5) and the inlets (24 or 26) of the cold water or hot water network by means of electrically controllable cold water valves (18, 23) or hot water valves (19, 22 ) he follows. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltwasserventile (18, 23) und die Warmwasserventile (19, 22) als regelbare Ventile ausgebildet sind.Apparatus according to claim 3, characterized in that the cold water valves (18, 23) and the hot water valves (19, 22) are designed as controllable valves. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung (4) wahlweise mit dem Rücklauf (25) des Kaltwassernetzes oder dem Rücklauf (27) des Warmwassernetzes verbindbar ist.Apparatus according to claim 2, characterized in that the return line (4) can optionally be connected to the return (25) of the cold water network or the return (27) of the hot water network. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Rücklaufleitung (4) und den Rückläufen (25 bzw. 27) des Kaltwasser- bzw. Warmwassernetzes durch elektrisch steuerbare Rücklaufventile (20, 21) erfolgt.Apparatus according to claim 5, characterized in that the connection between the return line (4) and the returns (25 or 27) of the cold water or hot water network is made by electrically controllable return valves (20, 21). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rücklaufleitung (4) eine Umwälzpumpe (6) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a circulation pump (6) is arranged in the return line (4). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum wahlweisen Anschluss der Wärmetauscher (7a-c) an die Zulaufleitungen (3, 5) manuell betätigbare Zulaufventile (12, 13) umfassen.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the means for selectively connecting the heat exchangers (7a-c) to the feed lines (3, 5) comprise manually operable feed valves (12, 13). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum wahlweisen Anschluss der Wärmetauscher (7a-c) an die Zulaufleitungen (3, 5) steuerbare Zulaufventile (12, 13) umfassen, wobei die Umschaltung automatisch nach Massgabe der Umgebungstemperatur und/oder der Jahreszeit erfolgt.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the means for selectively connecting the heat exchangers (7a-c) to the feed lines (3, 5) comprise controllable feed valves (12, 13), the switchover automatically taking into account the ambient temperature and / or the season. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufventile (12, 13) 2-Weg-Ventile sind, welche jedem Wärmetauscher (7a-c) paarweise zugeordnet sind.Device according to one of claims 8 and 9, characterized in that the inlet valves (12, 13) are 2-way valves which are assigned to each heat exchanger (7a-c) in pairs. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufventile (12, 13) 3-Weg-Ventile sind, welche jedem Wärmetauscher (7a-c) einzeln zugeordnet sind.Device according to one of claims 8 and 9, characterized in that the inlet valves (12, 13) are 3-way valves which are individually assigned to each heat exchanger (7a-c). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstregelnden Wärmetauscher (7a-c) als wärmeaktive Decken (7) oder Mauern ausgebildet sind.Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the self-regulating heat exchangers (7a-c) are designed as heat-active ceilings (7) or walls. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstregelnden Wärmetauscher (7a-c) als strahlende Decken ausgebildet sind.Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the self-regulating heat exchangers (7a-c) are designed as radiant ceilings. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation einer hohen lokalen Wärmebelastung zusätzlich wenigstens ein lokales Klimagerät (28) mit einem Kondensator (29) vorgesehen ist, dessen Abwärme an das durch die Wärmetauscher (7a-c) zirkulierende Wasser abgegeben wird.Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that, in order to compensate for a high local heat load, at least one local air conditioner (28) with a condenser (29) is provided, the waste heat of which is passed to the water circulating through the heat exchangers (7a-c) is delivered.
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