EP0965799A2 - Air conditioning device for a room or similar - Google Patents
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- F24F11/00—Control or safety arrangements
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- F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
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- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
- F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
- F24F11/83—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
Definitions
- the invention relates to an arrangement for air conditioning Rooms or the like according to the preamble of the claim 1.
- an air flow which cannot be differentiated over the room surface is blown into a room via a ceiling, preferably a filter ceiling, after the air flow has been appropriately cooled or heated via an air conditioning unit.
- a single unit for air conditioning is thus used, which also contains a blower device, so that a circulation of the air flow from the air conditioner through a filter cover through the room and to the air conditioner is carried out.
- a disadvantage of such an arrangement is the comparatively high pressure loss as a result of high resistances, for example as a result of a plurality of throttle valves which are arranged in the filter ceiling and are intended to produce a uniform air flow over the surface of the room.
- Another disadvantage of this known arrangement is that the filter ceiling is supplied with one and the same air flow, ie with air at the same temperature, and thus it is not possible to differentiate the air temperatures in the direction of the room.
- Another disadvantage is that a high specific drive power of, for example, 200 to 400 watts per m 2 is required and these disadvantages lead to the result that high demands on the constancy of the room temperature cannot be met.
- the invention is therefore based on the object of an arrangement to improve the type mentioned in such a way that the room temperature regulated with high accuracy and speed can be, i.e. that high demands on the constancy of the Room temperature can be met.
- the invention provides an arrangement for air conditioning Rooms or the like in which a plurality of individual ones Air conditioning units provided over the area of the room which are regulated separately, i.e. it is a modular structure of air conditioning units is provided, each individually depending on their actual output temperature are adjustable.
- the air conditioning units according to the invention are preferably in Connection with a climate ceiling above the ceiling level distributes and preferably produces a substantially vertical Air flow from top to bottom, such that per air conditioning unit the air temperature present on the outlet side is recorded and can be regulated as required. This way the output side each air conditioning unit one to a given one Setpoint adjusted air outlet temperature reached that is the same across the entire surface of the room, making the Air temperature kept constant over the entire area of the room can be.
- the arrangement according to the invention is particularly suitable in connection with machines, manufacturing plants, processing lines etc., in which different across the room area Temperatures are developed, which is one across the room different temperature, i.e. different temperature gradients results.
- FIG. 1 shows schematically a representation of the arrangement according to the invention in Connection with an application example.
- the arrangement has several air conditioning units 1, 2, 3, 4, 5 that either integrated into a climate ceiling or above a filter ceiling 6 forming this climate ceiling are provided.
- each air conditioner is a generates essentially vertical downward air flow, as shown by arrows 8.
- a production line or the like which is indicated by the reference number 11.
- This Machine 11 or the like is thus inside one designated by 12 and is from above with one Airflow fed, which consists of individual airflow components assembled according to the arrows 8 and on the machine 11 or the like is directed.
- the individual air conditioning units 1 to 5 are in accordance with Art a modular system arranged above the filter ceiling 6,
- Figure 1 is only a view of, for example, the room width reproduces and the units accordingly several times in Room length are provided, i.e. it may be essential more than five air conditioning units are planned.
- the machine or production line 11 or the like is at the preferred application shown in Figure 1 on a grid-shaped bottom 13 placed, which makes the top to air flow below through the grid-shaped floor 13 pass through and along the side of the room 12 upwards can circulate, after which it is divided into individual air flow components, the individual air conditioning units 1 to 5 is fed again.
- an air flow that has different temperature gradients includes.
- the purpose of the arrangement according to the invention it is different for each air conditioning unit on the inlet side Temperatures to treat the air so that the outlet side the individual air components are practically the same Have temperature values.
- each air conditioning unit consists of which is described in connection with Figure 2 from an air cooler 15, a preferably downstream fan 16 and subsequent filter 17, which is part of the in Figure 1 can be designated 6 with filter cover.
- a temperature sensor 18 stands above a controller 19 with a control valve 20 in connection.
- the control valve 20 is in one Coolant circuit between a not shown Refrigerator and the air cooler 15.
- the controller 19 contains one Setpoint generator 22, possibly via a designated 23 Monitoring unit is variable, the monitoring unit 23 the actual temperature value via a connection 24 receives via the sensor 18.
- FIG. 2 is an example of the structure of the individual air conditioning units 1 to 5 according to FIG. 1.
- Figure 3 shows an embodiment modified from Figure 2 an air conditioning unit 1, compared to FIG same parts are provided with the same reference numerals.
- the air conditioning unit 1 additionally contains to the components described in connection with Figure 2 Air heater 26, preferably an electric air heater, the in this embodiment preferably between the air cooler 15 and the blower 16 is arranged.
- Air heater 26 preferably an electric air heater
- the temperature sensor or temperature sensor 23 connected to a controller 28, the output side with the Air heater 26 on the one hand and an actual value input 29 of the 19 designated controller is connected.
- the controller 19 receives as an actual value (Controlled variable) not the value of the air temperature at the temperature sensor 23, but the control value of the controller 28.
- the air cooler 15 works comparatively sluggishly, is at the embodiment of Figure 3, the air heater 26 the air cooler downstream and causes a quick readjustment the air flowing through the air cooler 15.
- Air conditioning units is corresponding with an arrangement 1 shows a temperature control on the output side of the air conditioning units of preferably 20 ° C ⁇ 0.1 ° C in combination possible with clean room systems, while the control accuracy according to the invention with locally fluctuating cooling loads for high-precision applications with constant temperature of ⁇ 0.01 ° C can be designed.
- the controller 28 When in accordance with the present invention as used in conjunction with FIG. 1 describes each air conditioning unit 1 to 5 with an air conditioning unit in conjunction with FIG. 3 is provided, the controller 28 the regulation of air temperature.
- the controller 19 for the air cooler 15 receives the manipulated variable of controller 28 as the input variable and regulates it to a predetermined setpoint, i.e. of the Air cooler holds just as much cooling capacity as the electric air heater 26 engaged with a fixed part of his performance remains. Rapid changes in air inlet temperature to the air conditioning units 1 ff. are from the air heater 26, the air cooler 15 regulates slow changes out.
- a superordinate one Control or monitoring 23 may be provided, which the individual air conditioning units 1 to 5 sequentially scanned or controls and, if necessary, a change in the setpoints the controller 19, 28 causes and the rest with the individual Temperature sensors 18 is connected.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Klimatisierung von
Räumen oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.The invention relates to an arrangement for air conditioning
Rooms or the like according to the preamble of the
Bei bekannten Anordnungen zur Klimatisierung von Räumen oder dergleichen wird eine über die Raumfläche nicht differenzierbare Luftströmung über eine Decke, vorzugsweise Filterdecke, in einen Raum eingeblasen, nachdem die Luftströmung über ein Klimagerät entsprechend gekühlt bzw. erwärmt wurde. Bei derartigen Anordnungen, die insbesondere zur Klimatisierung von Reinräumen dienen, wird somit eine einzige Einheit zur Klimatisierung der Luft verwendet, die gleichfalls eine Gebläseeinrichtung enthält, so daß eine Zirkulation der Luftströmung von dem Klimagerät über eine Filterdecke durch den Raum und zum Klimagerät vorgenommen wird. Nachteilig bei einer solchen Anordnung ist der vergleichbar hohe Druckverlust in Folge hoher Widerstände, z.B. durch mehrere Drosselklappen, die in der Filterdecke angeordnet sind und eine gleichmäßige Luftströmung über die Raumfläche hinweg erzeugen sollen. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß die Filterdecke mit ein und dergleichen Luftströmung, d.h. mit Luft mit dergleichen Temperatur beschickt wird und damit eine Differenzierung der Lufttemperaturen in Richtung des Raumes nicht möglich ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß eine hohe spezifische Antriebsleistung von beispielsweise 200 bis 400 Watt pro m2 erforderlich ist und diese Nachteile insgesamt zu dem Ergebnis führen, daß hohe Anforderungen an die Konstanz der Raumtemperatur nicht erfüllt werden können.In known arrangements for the air conditioning of rooms or the like, an air flow which cannot be differentiated over the room surface is blown into a room via a ceiling, preferably a filter ceiling, after the air flow has been appropriately cooled or heated via an air conditioning unit. In such arrangements, which are used in particular for the air conditioning of clean rooms, a single unit for air conditioning is thus used, which also contains a blower device, so that a circulation of the air flow from the air conditioner through a filter cover through the room and to the air conditioner is carried out. A disadvantage of such an arrangement is the comparatively high pressure loss as a result of high resistances, for example as a result of a plurality of throttle valves which are arranged in the filter ceiling and are intended to produce a uniform air flow over the surface of the room. Another disadvantage of this known arrangement is that the filter ceiling is supplied with one and the same air flow, ie with air at the same temperature, and thus it is not possible to differentiate the air temperatures in the direction of the room. Another disadvantage is that a high specific drive power of, for example, 200 to 400 watts per m 2 is required and these disadvantages lead to the result that high demands on the constancy of the room temperature cannot be met.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die Raumtemperatur mit hoher Genauigkeit und Schnelligkeit geregelt werden kann, d.h. daß hohe Anforderungen an die Konstanz der Raumtemperatur erfüllt werden können.The invention is therefore based on the object of an arrangement to improve the type mentioned in such a way that the room temperature regulated with high accuracy and speed can be, i.e. that high demands on the constancy of the Room temperature can be met.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the characterizing
Part of
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments of the invention result from the subclaims.
Die Erfindung schafft eine Anordnung zur Klimatisierung von Räumen oder dergleichen, bei welcher eine Mehrzahl von einzelnen Klimatisierungseinheiten über die Raumfläche verteilt vorgesehen sind, die jeweils separat geregelt werden, d.h. es ist ein modularer Aufbau von Klimatisierungseinheiten vorgesehen, die jeweils einzeln abhängig von ihrer Ausgangs- Istwerttemperatur regelbar sind.The invention provides an arrangement for air conditioning Rooms or the like in which a plurality of individual ones Air conditioning units provided over the area of the room which are regulated separately, i.e. it is a modular structure of air conditioning units is provided, each individually depending on their actual output temperature are adjustable.
Die erfindungsgemäßen Klimatisiereinheiten sind vorzugsweise in Verbindung mit einer Klimadecke über das Deckenniveau hinweg verteilt und erzeugen vorzugsweise eine im wesentlichen vertikale Luftströmung von oben nach unten, derart, daß pro Klimaeinheit die ausgangsseitig vorliegende Lufttemperatur erfaßt wird und je nach Bedarf regelbar ist. Auf diese Weise wird ausgangsseitig jeder Klimatisiereinheit eine auf einen vorgegebenen Sollwert eingeregelte Luftausgangstemperatur erreicht, die über die gesamte Raumflache hinweg gleich ist, wodurch die Lufttemperatur über die gesamte Raumflache hinweg konstant gehalten werden kann.The air conditioning units according to the invention are preferably in Connection with a climate ceiling above the ceiling level distributes and preferably produces a substantially vertical Air flow from top to bottom, such that per air conditioning unit the air temperature present on the outlet side is recorded and can be regulated as required. This way the output side each air conditioning unit one to a given one Setpoint adjusted air outlet temperature reached that is the same across the entire surface of the room, making the Air temperature kept constant over the entire area of the room can be.
Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich insbesondere in Verbindung mit Maschinen, Fabrikationsanlagen, Bearbeitungsstraßen usw., bei welchen über die Raumflache hinweg unterschiedliche Temperaturen entwickelt werden, was eine über den Raum hinweg unterschiedliche Temperatur, d.h. unterschiedliche Temperaturgradienten ergibt.The arrangement according to the invention is particularly suitable in connection with machines, manufacturing plants, processing lines etc., in which different across the room area Temperatures are developed, which is one across the room different temperature, i.e. different temperature gradients results.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Anordnung anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Vorteile und Merkmale beschrieben. Es zeigen:
Figur 1- eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung in Verbindung mit einer bevorzugten Anwendung,
Figur 2- eine Detaildarstellung zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform einer Klimatisierungseinheit,
- Figur 3
- eine
Figur 2 entsprechende Darstellung mit einer gegenüberFigur 2 abgewandelten Ausführungsform einer Klimatisierungseinheit.
- Figure 1
- 1 shows a schematic representation of the arrangement according to the invention in connection with a preferred application,
- Figure 2
- a detailed representation for explaining a preferred embodiment of an air conditioning unit,
- Figure 3
- a representation corresponding to FIG. 2 with an embodiment of an air conditioning unit modified compared to FIG. 2.
Nachfolgend wird auf Figur 1 Bezug genommen. Figur 1 zeigt
schematisch eine Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung in
Verbindung mit einem Anwendungsbeispiel. Die erfindungsgemäße
Anordnung weist mehrere Klimatisierungseinheiten 1, 2, 3, 4, 5
auf, die entweder in eine Klimadecke integriert oder oberhalb
einer diese Klimadecke bildenden Filterdecke 6 vorgesehen sind.
Wie aus Figur 1 hervorgeht, wird durch jedes Klimagerät eine im
wesentlichen vertikal nach unten verlaufende Luftströmung erzeugt,
wie dies durch Pfeile 8 gezeigt ist. Unterhalb der allgemein
mit 9 bezeichneten Klimadecke befindet sich eine oder es
befinden sich mehrere Maschinen, eine Fertigungsstraße oder
dergleichen, die durch die Bezugsnummer 11 angedeutet ist. Diese
Maschine 11 oder dergleichen befindet sich somit innerhalb
eines mit 12 bezeichneten Raumes und wird von oben mit einer
Luftströmung beschickt, die sich aus einzelnen Luftströmungskomponenten
entsprechend den Pfeilen 8 zusammensetzt und auf
die Maschine 11 oder dergleichen gerichtet ist.Reference is made below to FIG. 1. Figure 1 shows
schematically a representation of the arrangement according to the invention in
Connection with an application example. The invention
The arrangement has several
Die einzelnen Klimatisierungseinheiten 1 bis 5 sind nach Art
eines modularen Systems oberhalb der Filterdecke 6 angeordnet,
wobei Figur 1 nur eine Ansicht über beispielsweise die Raumbreite
wiedergibt und die Einheiten entsprechend mehrfach in
Raumlänge vorgesehen sind, d.h. es sind gegebenfalls wesentlich
mehr als fünf Klimatisierungseinheiten vorgesehen.The individual
Die Maschine oder Fertigungsstraße 11 oder dergleichen ist bei
der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Anwendung auf einem
gitterförmigen Boden 13 plaziert, wodurch die von oben nach
unten verlaufende Luftströmung durch den gitterförmigen Boden
13 hindurchtreten und seitlich an dem Raum 12 nach oben entlang
zirkulieren kann, wonach sie aufgeteilt in einzelne Luftströmungskomponenten,
den einzelnen Klimatisierungseinheiten 1 bis
5 wieder zugeführt wird.The machine or
Durch die Maschine, Fertigungsstraße 11 oder dergleichen, die
unterschiedlichste Einheiten, wie Motoren etc. beinhalten kann,
tritt im Bereich des gitterartigen Bodens 13 eine Luftströmung
auf, die aus einzelnen Komponenten unterschiedlicher Temperatur
bestehen kann oder bestehen wird. Demzufolge liegt im Einströmungsbereich
der einzelnen Klimatisierungseinheiten 1 bis 5
eine Luftströmung vor, die unterschiedliche Temperaturgradienten
beinhaltet. Sinn und Zweck der erfindungsgemäßen Anordnung
ist es, bei eintrittsseitig jeder Klimatisierungseinheit unterschiedlichen
Temperaturen die Luft so zu behandeln, daß austrittsseitig
die einzelnen Luftkomponenten praktisch gleiche
Temperaturwerte aufweisen. Durch die Vielzahl oder Mehrzahl der
einzelnen Klimatisierungseinheiten 1 bis 5 kann dies auf einfache
Weise und sicher erreicht werden, wie dies nachfolgend
noch beschrieben wird.Through the machine,
Jede Klimatisierungseinheit besteht gemäß einer ersten Ausführungsform,
die in Verbindung mit Figur 2 beschrieben ist, aus
einem Luftkühler 15, einem vorzugsweise nachgeschalteten Gebläse
16 und darauffolgendem Filter 17, welcher Bestandteil der in
Figur 1 mit 6 bezeichneten Filterdecke sein kann. Ein Temperatursensor
18 steht über einen Regler 19 mit einem Regelventil
20 in Verbindung. Das Regelventil 20 befindet sich in einem
Kühlmediumkreislauf zwischen einem nicht weiter dargestellten
Kälteerzeuger und dem Luftkühler 15. Der Regler 19 enthält einen
Sollwertgeber 22, der gegebenenfalls über eine mit 23 bezeichnete
Überwachungseinheit variierbar ist, wobei die Überwachungseinheit
23 über eine Verbindung 24 den Temperaturistwert
über den Sensor 18 erhält.According to a first embodiment, each air conditioning unit consists of
which is described in connection with Figure 2 from
an
Mit der beschriebenen und in Figur 2 gezeigten Klimatisierungseinheit
wird somit abhängig von der Lufttemperatur im Luftaustrittsbereich,
d.h. hinter dem Gebläse 16, der Luftkühler 15
gesteuert, um die Temperatur der aus der Klimatisierungseinheit
1 austretenden Luft auf einen vorgegebenen Sollwert zu bringen.
Figur 2 ist ein Beispiel für den Aufbau der einzelnen Klimatisierungseinheiten
1 bis 5 gemäß Figur 1.With the air conditioning unit described and shown in FIG. 2
becomes dependent on the air temperature in the air outlet area,
i.e. behind the
Figur 3 zeigt eine gegenüber Figur 2 abgewandelte Ausführungsform
einer Klimatisierungseinheit 1, wobei gegenüber Figur 2
gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.Figure 3 shows an embodiment modified from Figure 2
an
Die Klimatisierungseinheit 1 gemäß Figur 3 enthält zusätzlich
zu den in Verbindung mit Figur 2 beschriebenen Bauteilen einen
Lufterhitzer 26, vorzugsweise einen Elektro-Lufterhitzer, der
bei dieser Ausführungsform vorzugsweise zwischen dem Luftkühler
15 und dem Gebläse 16 angeordnet ist. Bei der Ausführungsform
nach Figur 3 ist der Temperaturfühler bzw. Temperatursensor 23
an einen Regler 28 angeschlossen, der ausgangsseitig mit dem
Lufterhitzer 26 einerseits und einem Istwert-Eingang 29 des mit
19 bezeichneten Reglers verbunden ist. Gegenüber der Ausführungsform
nach Figur 2 empfängt damit der Regler 19 als Istwert
(Regelgröße) nicht den Wert der Lufttemperatur am Temperatursensor
23, sondern den Stellwert des Reglers 28.The
Da der Luftkühler 15 vergleichsweise träge arbeitet, ist bei
der Ausführungsform nach Figur 3 der Lufterhitzer 26 dem Luftkühler
nachgeschaltet und bewirkt eine schnelle Nachregelung
der durch den Luftkühler 15 hindurchgeströmten Luft.Since the
Insbesondere mit Hilfe der in Verbindung mit Figur 3 beschriebenen
Klimatisierungseinheiten ist bei einer Anordnung entsprechend
Figur 1 eine Temperaturregelung ausgangsseitig der Klimatisierungseinheiten
von vorzugsweise 20°C ± 0,1°C in Verbindung
mit Reinraumanlagen möglich, während die Regelgenauigkeit gemäß
der Erfindung bei örtlich schwankenden Kühllasten auch für
hochgenaue Anwendungsfälle mit einer Temperaturkonstanz
von ± 0,01°C ausgelegt werden kann.In particular with the help of those described in connection with FIG. 3
Air conditioning units is corresponding with an
Wenn gemäß vorliegender Erfindung, wie sie in Verbindung mit
Figur 1 beschrieben ist, jede Klimatisierungseinheit 1 bis 5
mit einer Klimatisierungseinheit der in Verbindung mit Figur 3
beschriebenen Anordnung versehen ist, übernimmt der Regler 28
die Regelung der Lufttemperatur. Der Regler 19 für den Luftkühler
15 erhält als Eingangsgröße den Stellwert des Reglers 28
und regelt diesen auf einen vorgegebenen Sollwert, d.h. der
Luftkühler hält genauso viel Kühlleistung vor, daß der Elektrolufterhitzer
26 mit einem festen Teil seiner Leistung im Eingriff
bleibt. Schnelle Änderungen der Lufteintrittstemperatur
zu den Klimatisierungseinheiten 1 ff. werden vom Lufterhitzer
26 ausgeregelt, langsame Änderungen regelt der Luftkühler 15
aus. When in accordance with the present invention as used in conjunction with
FIG. 1 describes each
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird im übrigen eine spezifische Antriebeleistung von nur ca. 100 Watt pro m2 erreicht, da der einzige zu überwindende Widerstand im wesentlichen durch die einzelnen Filter bestimmt wird.With the arrangement according to the invention, moreover, a specific drive power of only approx. 100 watts per m 2 is achieved, since the only resistance to be overcome is essentially determined by the individual filters.
Aus vorstehender Beschreibung ergibt sich, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung Temperaturgradienten im Klimatisierungsbereich oberhalb der Maschinen, Motoren oder dergleichen ausgeglichen werden und dadurch eine äußerst exakte Konstanthaltung der Temperatur sichergestellt wird.From the above description it follows that the inventive Arrangement of temperature gradients in the air conditioning area balanced above the machines, motors or the like and therefore an extremely exact constant maintenance the temperature is ensured.
Wie sich aus Figur 2 und 3 ferner ergibt, kann eine übergeordnete
Steuerung oder Überwachung 23 vorgesehen sein, welche die
einzelnen Klimatisierungsgeräte 1 bis 5 sequentiell abtastet
bzw. ansteuert und die gegebenenfalls eine Änderung der Sollwerte
der Regler 19, 28 bewirkt und die im übrigen mit den einzelnen
Temperatursensoren 18 verbunden ist.As can also be seen from FIGS. 2 and 3, a superordinate one
Control or monitoring 23 may be provided, which the
individual
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
characterized,
Applications Claiming Priority (2)
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DE102006017419A1 (en) | Control method e.g. for air conditioning system, involves having air or ventilation and temperature regulator and signals of several from probes of zone of aeration air conditioning are evaluated |
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