EP2347188A1 - Regelvorrichtung für raumlufttechnische anlagen - Google Patents

Regelvorrichtung für raumlufttechnische anlagen

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EP2347188A1
EP2347188A1 EP09759673A EP09759673A EP2347188A1 EP 2347188 A1 EP2347188 A1 EP 2347188A1 EP 09759673 A EP09759673 A EP 09759673A EP 09759673 A EP09759673 A EP 09759673A EP 2347188 A1 EP2347188 A1 EP 2347188A1
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EP
European Patent Office
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room
control device
supply air
exhaust
pressure
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EP09759673A
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EP2347188B1 (de
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Albert Bauer
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    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
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    • F24F11/72—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
    • F24F11/74—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
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    • F24F11/0001—Control or safety arrangements for ventilation
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    • F24F2011/0004—Control or safety arrangements for ventilation for admittance of outside air to create overpressure in a room
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/40—Pressure, e.g. wind pressure

Definitions

  • the invention relates to a control device for ventilation systems, according to the type specified in claim 1.
  • DE 19654542 C2 discloses an energy-saving form
  • an air conditioning device This has both a central supply air duct and a central exhaust duct, from which branch off the respective channels for the supply of the rooms or room zones.
  • the supply air flow and exhaust air flow are adjusted. This is regulated depending on climate parameters such as temperature, humidity and oxygen content.
  • a supply air fan depending on the difference between actual and
  • the supply is done by a volume flow that can be set as required.
  • the throttle valves are controlled for the supply air temperature dependent.
  • the exhaust air dampers are coupled to or independent of the supply air dampers. In the event that the exhaust damper is independent of the control variable of the supply damper or this itself, goes
  • the present invention has for its object to provide a control device for a 15 air conditioning system, which allows a cost-effective and flexible air flow control for optimal air conditioning of a room.
  • the invention is based on the finding that 20 expensive volumetric flow controllers can be replaced by the clever interaction of supply and exhaust air control with common and cheap in the ventilation technology, often already installed components.
  • the arrangement comprises a ventilation system which has at least one supply air duct and at least one exhaust air duct.
  • Each of these central channels branches into further channels, room air ducts or room exhaust ducts, into different rooms or room zones to be air-conditioned
  • Exhaust air outlets are controllable throttle valves, which are variable in their opening cross-section.
  • the room pressure represents the direct reference variable for the opening cross-section of the respective supply air throttle valves and / or the exhaust air throttle valves of a room.
  • the room pressure is in this case via a room pressure sensor located in the room to be ventilated
  • volume flow controller is necessary. Due to the advantageous embodiment of the ventilation system according to the invention, the pressure requirement and thus also the power to be applied for it, with the same air balance, is reduced.
  • the ventilation system is designed as an air conditioning system. This has the advantage that in addition to the air pressure and the climatic conditions of the room can be tailored.
  • the exhaust air can be sucked off 5 via an exhaust fan.
  • a target exhaust air amount can be set, for example, at high pollution.
  • the exhaust fan is regulated according to the set exhaust air quantity.
  • a minimum adjustable opening angle is provided for the supply air throttle.
  • the opening angle is artificially set to a minimum position, wherein the opening angle is greater than when the supply air throttle valve is closed.
  • the opening cross-section is determined at minimum supply air fan speed. This ensures that every room or room zone is supplied with a necessary minimum of fresh air at all times. 52,683 WO FK / fr
  • the supply air dampers of the supply air duct are adjustable in their maximum opening angle. Since the system dispenses with volumetric flow controllers, any volumetric flows can generally arise, for example in the case of an air-conditioning system with a large temperature difference.
  • the respective supply air throttle valves in addition to their minimum opening angle, a maximum opening angle at maximum allowable supply fan speed are assigned.
  • the maximum possible volume flow is advantageously limited. This offers the advantage of a comfortable room climate with maximum speed of the climate control, since the volume flow can not oversteer.
  • the maximum opening cross-sections of the remote / unfavorable 20 lying intake air throttle valves are greater than those of the closer / low lying to the supply air fan.
  • the maximum open positions are determined at maximum fan power. In this way, the pressure losses on the channel resistance is taken into account and it is taken care in an advantageous manner for a uniform air flow distribution care. Through this optimization, a control can be accomplished according to the required parameters with a minimum volume flow. This in turn has a cost-reducing effect on the design and operation of the system.
  • a first climate controller which cooperates with at least one supply air throttle and the climate sensor.
  • the first climate controller is given a desired value for the respective room, which it compares with the value of the climate sensor in the room 30 and accordingly determines the opening cross section of the supply air throttle. This sets the supply air volume. This offers the advantage of an individual setting of the climatic conditions for each individual room or room zone.
  • a second climate controller can be provided, which cooperates with all climate sensors from all rooms and the supply air fan.
  • the controller determines by means of a procedure how, on the basis of the setpoint and actual values of the climate sensors of the respective rooms, the speed or the power of the supply air fan is set variably. This has the advantage that sufficient duct pressure is available to ensure the regulations in the individual rooms or room zones.
  • a first pressure regulator which interacts with at least one exhaust throttle valve and a pressure sensor located in the space.
  • the first pressure controller regulates the exhaust air flow by specifying the opening cross section of the exhaust air flap. It is advantageous that the exhaust air flow and the room pressure for each room is individually adjustable.
  • control device may include a third pressure regulator, which cooperates with the room pressure sensor and at least one supply air throttle. This has the advantage that the supply air flow can also be regulated depending on the pressure.
  • a second pressure regulator which cooperates with the pressure sensors of all rooms and room zones and the exhaust fan.
  • the second controller uses a procedure to determine the power or speed of the exhaust fan. This depends on the value that the room pressure sensors deliver, as well as the pressure setpoint value of all rooms and room zones. The advantage of this is that thus the necessary exhaust fan power is available to compensate for all rooms accordingly.
  • a fourth pressure regulator which influences the supply air fan.
  • the values of the room pressure sensors and the setpoint pressure values assigned to the room are transmitted to these. If a desired room pressure is not possible due to climate-dependent regulation of the supply air fan, the exhaust air throttle valves and the exhaust fan, the supply air fan is additionally influenced by the fourth pressure regulator. This is primarily necessary if the room climate is balanced and at the same time an overpressure in the room is to be generated. In this case, it is not sufficient that the exhaust air throttle valves are completely closed and the
  • Supply air butterfly valves are completely open. Additional pressure from the supply air fan must be generated. Particularly advantageous in this embodiment is that despite a desired indoor climate still overpressure in the room can be generated, which is used, inter alia, for clean rooms.
  • the first and third pressure regulator, as well as the second and fourth pressure regulator form a structural unit.
  • controllers are part of a central processing unit 5 of the system. This regulates optimally the throttle valve positions and fan powers depending on all available parameters.
  • the climate sensor comprises sensors for temperature and / or humidity and / or oxygen content and / or other gases / 0 pollutants.
  • the climate of a room can be adjusted on the basis of climate-relevant parameters.
  • the advantage here is a particularly comfortable room climate.
  • the air volume control instead of the pressure can be realized as a direct reference variable on the density as a reference variable.
  • the density can be determined, for example, by means of a density meter, or by calculation from the state variables of the room air.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the control device with a temperature sensor, and0
  • Fig. 2 is a schematic representation of the control device with a temperature sensor and a humidity sensor.
  • WO FKAfr Fig. 1 shows the more or less schematic representation of a designated by the reference numeral 10 control device for an air conditioning system.
  • the system has a central supply air duct 22, as well as branching 5 room air ducts 22a.
  • the apparatus has a central exhaust air duct 20 and the room exhaust air ducts 20a branching off from it.
  • the supply air duct 22 is the supply air fan 16, in the exhaust duct 20 of the exhaust fan 18.
  • the rooms to be conditioned 32, 34 are shown.
  • the room exhaust ducts 20a are each the exhaust throttle valves 12, in the Jardinzuluftkanälen 22a, the supply air throttles 14.
  • the rooms 32, 34 are the 10 room pressure sensor 38, and the room climate sensor 36, which is formed in this case as a temperature sensor.
  • a room climate sensor 36 is in operative connection with a first associated climate controller 28, which in turn is in operative connection with the supply air throttle valve 14.
  • Room pressure sensor 38 and the exhaust throttle valve 12 is in operative connection. Furthermore, a second pressure regulator 26 is provided, which is connected to all room pressure sensors 38 in all rooms 32, 34 or room zones, as well as to the exhaust fan 18. In addition, a second climate controller 24 is shown, which is connected to all indoor climate sensors 36 and the supply air fan 16.
  • a third pressure regulator 40 is provided, which is connected to the respective supply air throttle valve 14 and the corresponding room pressure sensor 38, and a fourth pressure regulator 42, which is in operative connection with the supply air fan 16 and the room pressure sensors 38 in operative connection.
  • the rooms 32, 34 is an example of a climate size, each associated with an actual temperature Tist and a target temperature Ts o ii. Furthermore, the chambers 32, 34 an actual pressure Pistund assigned to a target pressure Psoii. The actual temperature Ts s t is read out via the climate sensor 36 located in the room 32, 34. This is transmitted as a desired temperature Tsoii for the corresponding room 32, 34 both to the first climate controller 28, and to the second climate controller 24. The one in a room 32,
  • the first climate controller 24 determines the opening cross-section of the respective room air flap 14.
  • the second climate controller 24 depending on T ⁇ s T and Tsoii, which are transmitted to this, for a corresponding control of the supply air fan 16.
  • the supply air fan 16 is controlled so that the necessary amount of air or the necessary air pressure is provided so that the climate 5 of the space 32, 34 is optimally compensated with the largest difference.
  • the first pressure regulator 30 determines in each case the opening angle of the exhaust throttle valve 12 of the respective space 32, 34.
  • the second pressure regulator 26 determines depending on the transmitted Psoii and Pist values of the individual rooms 32, 34 the necessary speed of the exhaust fan 18. 0
  • the third pressure regulator 40 controls the supply air throttle position depending on the pressure requirement of the room.
  • the fourth pressure regulator 42 influences the power of the supply air fan 16 as a function of the pressure requirement of all rooms 32, 34.
  • FIG. 2 shows the more or less schematic representation of a control device, designated by the reference numeral 10, for an air-conditioning system, for the air-conditioning of rooms 32, 34.
  • the air conditioning system has a central supply air duct 22 and room air ducts 22a branching off from it. Similarly, lead from all rooms 32, 34 0 room exhaust ducts 20a, and open into a central exhaust duct 20.
  • a supply air fan 16 in the central exhaust duct 20, an exhaust fan 18 is provided.
  • the room exhaust air ducts 20a are each an exhaust throttle 12, in the Jardinzuluftkanälen 22a, each an intake throttle 14.
  • a room climate sensor 36 in this embodiment ein5 temperature sensor and a humidity sensor includes.
  • the rooms 32, 34 are exemplary for a climate size, each an actual temperature T ⁇ s t and a target temperature Tsoii, as well as an actual humidity Fi St and a target humidity F SO ⁇ assigned. Furthermore, the chambers 32, 34 an actual pressure Pistund assigned to a target pressure Psoii.
  • the actual temperature T is t and the actual humidity F ⁇ st is read out via the, located in the room 32, 34 climate sensor 36.
  • These are like the target temperature Tsoii and the target humidity F SO ⁇ for the corresponding room 32, 34 transmitted both to a first climate controller 28, as well as to a second climate controller 24.
  • For each a room climate sensor 36 is connected to a first associated air conditioner 28, which in turn is in operative connection with the supply air throttle valve 14.
  • the first climate controller 28 determines the opening cross-section of the respective room air flap 14.
  • the second climate controller 24, depending on T ⁇ s t and Tsoii, and Fj S t and F ⁇ ⁇ for a corresponding control of the supply air fan 16.
  • the supply air fan 16 is controlled so that the necessary amount of air or the necessary air pressure is provided to optimally balance the climate of that space 32, 34 which has the largest difference of a climate variable, temperature or humidity.
  • the temperature and humidity is then adjusted individually for each room by means of the supply air throttle valves 14, which are controlled by the first climate vulture 28.
  • a first pressure regulator 30 is in operative connection with the associated room pressure sensor 38 and the exhaust air throttle valve 12.
  • a second pressure regulator 26 is connected to all room pressure sensors 38 in all rooms 32, 34 or room zones, as well as to the exhaust fan 18.
  • the first pressure regulator 30 regulates the opening angle of the associated exhaust throttle valve 12 of the respectively assigned space 32, 34.
  • a second pressure regulator 26 determines the necessary speed of the exhaust fan 18 as a function of the transmitted Psoii and Pist values of the individual spaces 32, 34.
  • a third pressure regulator 40 is provided, which is connected to the associated supply air throttle valve 14 and the corresponding room pressure sensor 38. Furthermore, a fourth pressure regulator 42 is provided, which is in operative connection with the supply air fan 16 and all room pressure sensors 38 in operative connection.
  • the third pressure regulator 40 regulates the position of the supply air throttle valves 14 depending on the pressure requirement of the room.
  • the fourth pressure regulator 42 influences the power of the supply air fan 16 as a function of the pressure requirement of all rooms 32, 34.
  • the speed of the supply air fan 16 are influenced by both the second air conditioner 24 and the fourth pressure regulator 42, the greater required speed is always set. Also, the setting of the respective intake throttle is from both the first climate controller and the third
  • the demand of the climate controller is prioritized for different demands and controls the pressure control via the exhaust air damper.
  • All regulators 24, 26, 28, 30, 40, 42 are part of a computing unit 44. This promotes short processing times and the compactness of the controller design, as well as their interoperability.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für raumlufttechnische Anlagen, umfassend mindestens einen oder mehrere Räume (32,34) oder Raumzonen; einen Zuluftkanal (22), sowie davon abzweigende Raumzuluftkanäle (22a); einen Abluftkanal (20), sowie davon abzweigende Raumabluftkanäle (20 a); einen Zuluftventilator (16) im Zuluftkanal (22), steuerbare Zuluftdrosselklappen (14) für den Zuluftstrom im Raumzuluftkanal (20a); steuerbare Abluftdrosselklappen (12) für den Abluftstrom im Raumabluftkanal (22a). Erfindungsgemäß ist ein Drucksensor (38) vorgesehen, der den Raumdruck im zu klimatisierenden Raum (32, 34) erfasst, wobei der Raumdruck die direkte Führungsgröße für die Öffnungsstellung der Zuluftdrosselklappe (14) und/oder der Abluftdrosselklappe (12) bildet.

Description

Regelvorrichtung für raumlufttechnische Anlagen
10 Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für raumlufttechnische Anlagen, gemäss der in Anspruch 1 angegebenen Art.
Zur Steigerung der Behaglichkeit und zur Verbesserung des Raumklimas werden heute weit verbreitet Klimatisierungsanlagen eingesetzt. So offenbart die DE 19654542 C2 eine energiesparende Form
15 einer Klimatisierungsvorrichtung. Diese weist sowohl einen zentralen Zuluftkanal als auch einen zentralen Abluftkanal auf, von denen die jeweiligen Kanäle für die Versorgung der Räume bzw. Raumzonen abzweigen. Für einen ausgeglichenen Lufthaushalt werden der Zuluftstrom und Abluftstrom eingestellt. Dieser wird in Abhängigkeit von Klimaparametern wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Sauerstoffgehalt geregelt. Ein Zuluftventilator stellt, abhängig von der Differenz von Ist und SoII-
20 Temperatur eines Raums, den entsprechenden Druck zur Versorgung der Räume mit Luft zur
Verfügung. Die Versorgung geschieht durch einen nach Bedarf einstellbaren Volumenstrom. Wie die Schrift lehrt sind die Drosselklappen für die Zuluft temperaturabhängig gesteuert. Die Drosselklappen für die Abluft sind an die Drosselklappen für die Zuluft gekoppelt oder unabhängig von diesen. Auf den Fall, dass die Abluftklappe unabhängig von der Regelgröße der Zuluftklappe oder dieser selbst ist, geht
25 die Schrift nicht näher ein.
Das Taschenbuch für „Heizung und Klimatechnik", Recknagel, Sprenger, Schramek, Ausgabe 67, Oldenburg Verlag München Wien S.1043, S. 1044, besagt, dass die Regelung von Luftmengen durch den Einsatz von Volumenstromreglern zu realisieren ist. Sowohl die Zu- als auch die 30 Abluftmengensteuerung erfolgt somit über Volumenstromregler. Diese steuern abhängig vom eingestellten Sollstrom den Öffnungsquerschnitt ihrer Drosselklappen und beeinflussen so die durchfließende Luftmenge. Sie werden analog zur Lehre aus DE 19654 542 C2 sowohl an den Auslässen des Zuluftkanals als auch an denen des Abluftkanals angebracht. Wenn die Volumenströme der Abluft als auch der Zuluft abzüglich der Leckage gleich groß sind, ermöglicht diese Anordnung
52.683 WO FK/fr einen ausgeglichenen Lufthaushalt. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass diese, abhängig von der Anzahl der zu belüftenden Räume oder Raumzonen, eine große Zahl von Volumenstromreglern umfasst.
5 Darüber hinaus sind aus der Schrift „AIRFLOWCONTROL, Planungshandbuch, Systemkomponenten zur Luftverteilung ",S.11 -S.12, der Firma TROX Technik, Raumdruckregelungen bekannt, die vor allem dann eingesetzt werden, wenn ein Raum gezielt mit Über- oder Unterdruck beaufschlagt werden soll. Bei der Raumdruckregelung beeinflusst die Regelgröße Druck sowohl die Zuluft als auch die Abluftsteuerung indirekt. Hierbei wird ein für die Druckeinstellung notwendiger Volumenstrom bestimmt. 10 Dieser Volumenstrom wird dann von einem Volumenstromregler eingestellt. Diese indirekte Steuerung hat den Nachteil, dass aufgrund der Änderung der Regelgröße die Integration eines Volumenstromreglers notwendig ist. Dies ist sehr kosten- und wartungsintensiv.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelungsvorrichtung für eine 15 raumlufttechnische Anlage anzugeben, die eine kostengünstige und flexible Luftstromregelung zur optimalen Klimatisierung eines Raums zulässt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch das geschickte Zusammenspiel von Zu- und Abluftregelung mit in der Raumlufttechnik gängigen und günstigen, oft schon verbauten Komponenten 20 teure Volumenstromregler ersetzt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
25 Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
Die Anordnung umfasst eine raumlufttechnische Anlage, die mindestens einen Zuluftkanal und mindestens einen Abluftkanal aufweist. Von diesen zentralen Kanälen zweigen jeweils weitere Kanäle, Raumzuluftkanäle oder Raumabluftkanäle, in verschiedene zu klimatisierende Räume oder Raumzonen
30 ab. Die Luftzufuhr wird über einen Zuluftventilator gewährleistet. An den jeweiligen Zu- und
Abluftauslässen befinden sich steuerbare Drosselklappen, die in ihrem Öffnungsquerschnitt veränderbar sind. Erfindungsgemäß, stellt der Raumdruck die direkte Führungsgröße für den Öffnungsquerschnitt der jeweiligen Zuluftkdrosselklappen und / oder der Abluftdrosselklappen eines Raums dar. Der Raumdruck wird dabei über einen sich im zu belüftenden Raum befindlichen Raumdrucksensor
52.683 WO FK/fr aufgenommen. Liegt der Ist-Wert des Raumdrucks unter dem des Soll-Wertes, so wird zum Beispiel der Öffnungsquerschnitt der Zuluftdrosselklappen vergrößert, und / oder der Öffnungsquerschnitt der Abluftdrosselklappen verkleinert.
5 Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft, da durch den Raumdruck als direkte Führungsgröße, die Anlagengestaltung deutlich vereinfacht ist. In herkömmlichen Anlagen, wird die Führungsgröße Raumdruck in eine Führungsgröße Volumenstrom umgerechnet. Dabei ist Sensorik sowohl zur Erfassung einer ersten Führungsgröße, dem Raumdruck, sowie zur Regelung der zweiten Führungsgröße, dem Volumenstrom, notwendig. Durch die erfindungsgemäße Regelvorrichtung, wird 0 die herkömmliche Ausgestaltung deutlich vereinfacht, da wartungsintensive Volumenstromregler durch steuerbare Drosselklappen ersetzt werden. Dadurch ist die erfindungsgemäße Lösung weniger kosten- als auch weniger wartungsintensiv. Da für einen Volumenstromregler in seiner gängigen Ausgestaltung ein Mindestvordruck für seine Funktionsfähigkeit vorherrschen muss, wirkt sich dies nachteilig auf den Wirkungsgrad solcher Anlagen aus. Vom Ventilator muss zusätzlicher Druck erzeugt werden, welcher 5 für den Lufthaushalt nicht notwendig wäre, sondern nur als Rahmenbedingung für die
Volumenstromregler notwendig ist. Durch die erfindungsgemäß vorteilhafte Ausgestaltung der raumtechnischen Lüftungsanlage wird der Druckbedarf und somit auch die dafür aufzubringende Leistung, bei gleichem Lufthaushalt, reduziert. 0 Insbesondere ist die raumlufttechnische Anlage als Klimatisierungsanlage ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass neben dem Luftdruck auch die Klimabedingungen des Raums gezielt angepasst werden können.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung, kann die Abluft über einen Abluftventilator abgesaugt5 werden. Dies ermöglicht es im Raum einen Unterdruck zu erzeugen. Darüber hinaus kann entsprechend der Bedürfnisse auch eine Soll-Abluftmenge festgelegt werden, zum Beispiel bei hoher Schadstoffbelastung. In diesem Fall ist der Abluftventilator nach der Soll-Abluftmenge geregelt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist für die Zuluftdrosselklappe ein minimal einstellbarer0 Öffnungswinkel vorgesehen. Der Öffnungswinkel wird hierbei künstlich auf eine Minimalstellung festgelegt, wobei der Öffnungswinkel größer ist als bei geschlossener Zuluftdrosselklappe. Der Öffnungsquerschnitt wird bei minimaler Zuluftventilator-Drehzahl bestimmt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass jeder Raum oder jede Raumzone zu jeder Zeit mit einem notwendigen Minimum an Frischluft versorgt wird. 52.683 WO FK/fr Insbesondere sind die Zuluftdrosselklappen des Zuluftkanals in ihrem maximalen Öffnungswinkel einstellbar. Da das System auf Volumenstromregler verzichtet, können grundsätzlich beliebig hohe Volumenströme entstehen, z.B. bei einer Klimatisierungsanlage bei großer Temperaturdifferenz. Um
5 dies zu vermeiden werden bei der Inbetriebnahme der Anlage, den jeweiligen Zuluftdrosselklappen, zusätzlich zu ihrem minimalen Öffnungswinkel, ein maximaler Öffnungswinkel bei maximal erlaubter Zuluftventilatordrehzahl zugewiesen. Auf diese Weise wird der maximal mögliche Volumenstrom in vorteilhafter Weise begrenzt. Dies bietet den Vorteil eines behaglichen Raumklimas bei maximaler Geschwindigkeit der Klimaregelung, da der Volumenstrom nicht übersteuern kann.
10
Weiterhin vorteilhaft ist eine Festlegung der Grenzwerte der Zuluftdrosselklappenstellung und der Abluftdrosselklappenstellung, sowohl in ihrem maximalen als auch in ihrer minimalen Auslenkung im Sinne eines hydraulischen Abgleichs, abhängig vom Kanalwiderstand. Zum Beispiel sind bei steigendem Kanalwiederstand, abhängig vom Abstand der Drosselklappe zum Zuluftventilator, die
15 minimalen Öffnungswinkel der Zuluftdrosselklappen die näher beim Zuluftventilator liegen kleiner als die der entfernter liegenden. Die minimalen Grenzen der Öffnungsquerschnitte werden bei minimaler Ventilatorleistung eingestellt. Dies gilt analog für die Abluftdrosselklappen.
Entsprechend diesem Beispiel sind die maximalen Öffnungsquerschnitte der entfernter/ungünstig 20 liegenden Zuluftdrosselklappen größer als die der näher/günstig zum Zuluftventilator liegenden. Die maximalen Öffnungsstellungen werden bei maximaler Ventilatorleistung bestimmt. Auf diese Wiese wird den Druckverlusten über den Kanalwiderstand Rechnung getragen und es wird in vorteilhafter Weise für eine gleichmäßige Luftstromverteilung Sorge getragen. Durch diese Optimierung kann eine Regelung nach den geforderten Parametern mit einem minimalen Volumenstrom bewerkstelligt werden. Dies wirkt 25 sich wiederum kostenreduzierend auf die Ausgestaltung und den Betrieb der Anlage aus.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein erster Klimaregler vorgesehen, der mit mindestens einer Zuluftdrosselklappe und dem Klimasensor zusammenwirkt. Dem ersten Klimaregler wird ein Sollwert für den jeweiligen Raum vorgegeben, den er mit dem Wert des Klimasensors im Raum 30 vergleicht und dementsprechend den Öffnungsquerschnitt der Zuluftdrosselklappe bestimmt. Durch diese wird die Zuluftmenge eingestellt. Dies bietet den Vorteil einer individuellen Einstellungen der Klimaverhältnisse für jeden einzelnen Raum oder jede Raumzone.
52.683 WO FK/fr Zudem kann ein zweiter Klimaregler vorgesehen sein, der mit allen Klimasensoren aus allen Räumen und dem Zuluftventilator zusammenwirkt. Der Regler legt anhand eines Verfahrens fest, wie, aufgrund der Soll- und Ist- Werte der Klimasensoren der jeweiligen Räume, die Drehzahl oder die Leistung des Zuluftventilators variabel eingestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass genügend Kanaldruck zur Verfügung steht um die Regelungen in den einzelnen Räumen oder Raumzonen zu gewährleisten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, ist ein erster Druckregler vorgesehen, der mit mindestens einer Abluftdrosselklappe und einem im Raum befindlichen Drucksensor zusammenwirkt. Abhängig von einem für den Raum gewünschten Soll-Wert regelt der erste Druckregler den Abluftstrom über die Vorgabe des Öffnungsquerschnitts der Abluftklappe. Vorteilhaft ist, dass so der Abluftstrom sowie der Raumdruck für jeden Raum individuell einstellbar ist.
Darüber hinaus kann die Regelvorrichtung einen dritten Druckregler umfassen, der mit dem Raumdrucksensor und mindestens einer Zuluftdrosselklappe zusammenwirkt. Dies hat den Vorteil, dass der Zuluftstrom auch druckabhängig geregelt werden kann.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein zweiter Druckregler vorgesehen, der mit den Drucksensoren aller Räume und Raumzonen und dem Abluftventilator zusammenwirkt. Der zweite Regler legt anhand eines Verfahrens die Leistung oder Drehzahl des Abluftventilators fest. Diese ist abhängig von dem Wert welche die Raumdrucksensoren liefern, sowie dem Druck-Soll-Wert aller Räume und Raumzonen. Vorteilhaft daran ist, dass somit der notwendige Abluftventilatorleistung zur Verfügung steht, um alle Räume entsprechend ausregeln zu können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, ist ein vierter Druckregler vorgesehen, der den Zuluftventilator beeinflusst. An diesen werden die Werte der Raumdrucksensoren, sowie die dem Raum zugeordnete Soll-Druckwerte übertragen. Ist ein erwünschter Raumdruck durch klimaabhängige Regelung des Zuluftventilators, der Abluftdrosselklappen und des Abluftventilators nicht möglich, wird zusätzlich der Zuluftventilator durch den vierten Druckregler beeinflusst. Dies ist vorrangig notwendig wenn das Raumklima ausgeglichen ist und gleichzeitig ein Überdruck im Raum erzeugt werden soll. In diesem Fall reicht es nicht aus, dass die Abluftdrosselklappen komplett geschlossen und die
Zuluftdrosselklappen komplett geöffnet sind. Es muss zusätzlicher Druck vom Zuluftventilator erzeugt werden. Besonders vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass trotz eines gewünschten Raumklimas noch Überdruck im Raum erzeugt werden kann, was unter anderem für Reinräume Anwendung findet.
52.683 WO FK/fr Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, bilden der erste und dritte Druckregler, sowie der zweite und vierte Druckregler eine Baueinheit.
Besonders vorteilhaft erweist sich eine weitere Ausführung, bei der alle vorgenannten Regler Teil einer 5 zentralen Recheneinheit des Systems sind. Diese regelt abhängig von allen vorhandenen Parametern optimal die Drosselklappenstellungen und Ventilatorleistungen.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Klimasensor Sensoren für Temperatur und / oder Luftfeuchtigkeit und / oder Sauerstoffgehalt und / oder andere Gase / 0 Schadstoffe. Somit kann das Klima eines Raums anhand der klimarelevanten Parameter eingestellt werden. Vorteilhaft dabei ist ein besonders behagliches Raumklima.
Alternativ zu diesen Ausführungsformen, kann grundsätzlich die Luftmengenregelung anstatt des Drucks als direkte Führungsgröße über die Dichte als Führungsgröße realisiert werden. Die Dichte kann5 beispielsweise mittels eines Dichtemessers, oder durch Berechnung aus den Zustandsgrößen der Raumluft ermittelt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten 0 Ausführungsbeispiel.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. 5 In der Beschreibung, in den Patentansprüchen, in der Zusammenfassung und den Zeichnungen werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeuten:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Regelvorrichtung mit einem Temperatursensor, und0
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Regelvorrichtung mit einem Temperatursensor und einem Feuchtesensor.
52.683 WO FKAfr Fig. 1 zeigt die mehr oder minder schematische Darstellung einer mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten Regelvorrichtung für eine Klimatisierungsanlage.
Wie dargestellt, weist die Anlage einen zentralen Zuluftkanal 22, sowie davon abzweigende 5 Raumzuluftkanäle 22a auf. Analog dazu weist die Vorrichtung einen zentralen Abluftkanal 20 und die davon abzweigenden Raumabluftkanäle 20a auf. Im Zuluftkanal 22 liegt der Zuluftventilator 16, im Abluftkanal 20 der Abluftventilator 18. Darüber hinaus sind die zu klimatisierenden Räume 32, 34 dargestellt. In den Raumabluftkanälen 20a befinden sich jeweils die Abluftdrosselklappen 12, in den Raumzuluftkanälen 22a, die Zuluftdrosselklappen 14. In den Räumen 32, 34 befinden sich der 10 Raumdrucksensor 38, und der Raumklimasensor 36, der in diesem Fall als Temperatursensor ausgebildet ist.
Jeweils ein Raumklimasensor 36 steht in einer Wirkverbindung mit einem ersten zugeordneten Klimaregler 28, der wiederum mit der Zuluftdrosselklappe 14 in Wirkverbindung steht. Schematisch
15 dargestellt ist darüber hinaus ein jeweils erster Druckregler 30, der mit dem zugeordneten
Raumdrucksensor 38 und der Abluftdrosselklappe 12 in einer Wirkverbindung steht. Weiterhin ist ein zweiter Druckregler 26 vorgesehen, der mit allen Raumdrucksensoren 38 in allen Räumen 32, 34 oder Raumzonen, sowie mit dem Abluftventilator 18 verbunden ist. Darüber hinaus ist ein zweiter Klimaregler 24 dargestellt, der mit allen Raumklimasensoren 36 und dem Zuluftventilator 16 verbunden ist.
20
Weiterhin ist ein dritter Druckregler 40 vorgesehen, der mit der jeweiligen Zuluftdrosselklappe 14 und dem entsprechenden Raumdrucksensor 38 verbunden ist, sowie ein vierter Druckregler 42, welcher in Wirkverbindung mit dem Zuluftventilator 16 und den Raumdrucksensoren 38 in Wirkverbindung steht.
25 Den Räumen 32, 34 ist exemplarisch für eine Klimagröße, jeweils eine Ist-Temperatur Tist und eine Soll- Temperatur Tsoii zugeordnet. Weiterhin ist den Räumen 32, 34 ein Ist-Druck Pistund ein Soll-Druck Psoii zugeordnet. Die Ist-Temperatur Tsst wird über den, sich im Raum 32, 34 befindlichen Klimasensor 36 ausgelesen. Diese wird wie eine Soll-Temperatur Tsoii für den entsprechenden Raum 32, 34 sowohl an die ersten Klimaregler 28, als auch an den zweiten Klimaregler 24 übertragen. Der in einem Raum 32,
30 34 vorherrschende Ist-Druck Pιst , wird über den Drucksensor 38 ausgelesen, und mit dem Soll-Druck Psoii an den ersten Druckregler 30, an den zweiten Druckregler 26, sowie an den dritten Druckregeier 40 und den vierten Druckregler 42 übermittelt.
52.683 WO FK/fr Der erste Klimaregler 24 bestimmt dabei den Öffnungsquerschnitt der jeweiligen Raumzuluftklappe 14. Der zweite Klimaregler 24 sorgt abhängig von allen Tιst und Tsoii, die an diesen übermittelt werden, für eine entsprechende Ansteuerung des Zuluftventilators 16. Der Zuluftventilator 16 wird so geregelt, dass die notwendige Luftmenge oder der notwendige Luftdruck zur Verfügung gestellt wird, damit das Klima 5 des Raums 32, 34 mit der größten Differenz optimal ausgeregelt wird.
Der erste Druckregler 30 bestimmt jeweils den Öffnungswinkel der Abluftdrosselklappe 12 des jeweiligen Raums 32, 34. Der zweite Druckregler 26 bestimmt abhängig von den übermittelten Psoii und Pist Werten der einzelnen Räume 32, 34 die notwendige Drehzahl des Abluftventilators 18. 0
Der dritte Druckregler 40 regelt die Zuluftdrosselklappenstellung abhängig vom Druckbedarf des Raums. Der vierte Druckregler 42 beeinflusst die Leistung des Zuluftventilators 16 abhängig vom Druckbedarf aller Räume 32, 34.
5 Fig. 2 zeigt die mehr oder minder schematische Darstellung einer mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten Regelvorrichtung für eine Klimatisierungsanlage, zur Klimatisierung von Räumen 32, 34.
Wie dargestellt, weist die Klimatisierungsanlage einen zentralen Zuluftkanal 22, sowie davon abzweigende Raumzuluftkanäle 22a auf. Analog dazu führen von allen Räumen 32, 34 0 Raumabluftkanäle 20a ab, und münden in einen zentralen Abluftkanal 20. Im zentralen Zuluftkanal 22 ist ein Zuluftventilator 16, im zentralen Abluftkanal 20 ein Abluftventilator 18 vorgesehen. In den Raumabluftkanälen 20a befinden sich je eine Abluftdrosselklappen 12, in den Raumzuluftkanälen 22a, je eine Zuluftdrosselklappe 14. In den Räumen 32, 34 sind ein Raumdrucksensor 38, und ein Raumklimasensor 36 angebracht, wobei ein Raumklimasensor 36 in diesem Ausführungsbeispiel einen5 Temperatursensor und einen Feuchtesensor umfasst.
Den Räumen 32, 34 sind exemplarisch für eine Klimagröße, jeweils eine Ist-Temperatur Tιst und eine Soll-Temperatur Tsoii, sowie eine Ist-Feuchte FiStund eine Soll-Feuchte FSOιι zugeordnet. Weiterhin ist den Räumen 32, 34 ein Ist-Druck Pistund ein Soll-Druck Psoii zugeordnet. Die Ist-Temperatur Tist und die0 Ist-Feuchte Fιst wird über den, sich im Raum 32, 34 befindlichen Klimasensor 36 ausgelesen. Diese werden wie die Soll-Temperatur Tsoii und die Soll-Feuchte FSOιι für den entsprechenden Raum 32, 34 sowohl an einen ersten Klimaregler 28, als auch an einen zweiten Klimaregler 24 übermittelt. Dafür ist je ein Raumklimasensor 36 mit einem ersten zugeordneten Klimaregler 28 verbunden, der wiederum mit der Zuluftdrosselklappe 14 in Wirkverbindung steht.
52.683 WO FK/fr Der erste Klimaregler 28 bestimmt den Öffnungsquerschnitt der jeweiligen Raumzuluftklappe 14. Der zweite Klimaregler 24 sorgt abhängig von allen Tιst und Tsoii, sowie FjSt und F∞ιι für eine entsprechende Ansteuerung des Zuluftventilators 16. Der Zuluftventilator 16 wird so geregelt, dass die notwendige Luftmenge oder der notwendige Luftdruck zur Verfügung gestellt wird, um das Klima jenes Raums 32, 34, welcher die größte Differenz einer Klimagröße, Temperatur oder Feuchte, aufweist, optimal auszuregeln. Die Temperatur und Feuchte, wird dann für jeden Raum individuell mittels der Zuluftdrosselklappen 14 eingestellt, die durch den ersten Klimaregeier 28 angesteuert werden.
Der in einem Raum 32, 34 vorherrschende Ist-Druck Pιst , wird über den Drucksensor 38 ausgelesen, und mit dem Soll-Druck Psoii an alle Druckregler 30, 26, 40, 42 übermittelt.
Ein erster Druckregler 30 steht mit dem zugeordneten Raumdrucksensor 38 und der Abluftdrosselklappe 12 in Wirkverbindung. Ein zweiter Druckregler 26 ist mit allen Raumdrucksensoren 38 in allen Räumen 32, 34 oder Raumzonen, sowie mit dem Abluftventilator 18 verbunden ist.
Der erste Druckregler 30 regelt den Öffnungswinkel der zugeordneten Abluftdrosselklappe 12 des jeweils zugeordneten Raums 32, 34. Ein zweiter Druckregler 26 bestimmt in Abhängigkeit von den übermittelten Psoii und Pist Werten der einzelnen Räume 32, 34 die notwendige Drehzahl des Abluftventilators 18.
Es ist ein dritter Druckregler 40 vorgesehen, der mit der zugeordneten Zuluftdrosselklappe 14 und dem entsprechenden Raumdrucksensor 38 verbunden ist. Ferner ist ein vierter Druckregler 42 vorgesehen, der in Wirkverbindung mit dem Zuluftventilator 16 und allen Raumdrucksensoren 38 in Wirkverbindung steht.
Der dritte Druckregler 40 regelt die Stellung der Zuluftdrosselklappen 14 abhängig vom Druckbedarf des Raums. Der vierte Druckregler 42 beeinflusst die Leistung des Zuluftventilators 16 abhängig vom Druckbedarf aller Räume 32, 34.
Da die Drehzahl des Zuluftventilators 16 sowohl vom zweiten Klimaregler 24 als auch vom vierten Druckregler 42 beeinflusst werden, wird immer die größere geforderte Drehzahl eingestellt. Auch die Einstellung der jeweiligen Zuluftdrosselklappe wird sowohl vom ersten Klimaregler als auch vom dritten
52.683 WO FK/fr Druckregler 40 beeinflusst. Hier wird bei unterschiedlichen Forderungen die Forderung des Klimareglers priorisiert und die Druckregelung über die Abluftklappe gesteuert.
Alle Regler 24, 26, 28, 30, 40, 42 sind Teil einer Recheneinheit 44. Dies fördert kurze 5 Verarbeitungszeiten und die Kompaktheit der Reglerausgestaltung, sowie ihre InterOperabilität.
Auf diese Weise wird der Lufthaushalt eines Raums 32, 34, der durch verschiedene Regelgrößen beeinflusst wird, eingestellt. Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist, dass der Abluftstrom unabhängig von den Zuluftstrombedingungen geregelt werden kann. Dabei erfolgt die Regelung der Drosselklappen 12,0 14 in direkter Abhängigkeit des Ausgangssignal eines im Raum 32, 34 angebrachten
Raumdrucksensors 38, was zusätzliche Sensorik und Regelungsmechanismen erspart. Somit liegt ein besonderer Vorteil in der Kostengünstig keit der Regelvorrichtung 10.
52.683 WO FK/fr Bezugszeichenliste
10 Regelvorrichtung für raumlufttechnische Anlagen
12 Abluftdrosselklapppe
14 Zuluftdrossleklappe
16 Zuluftventilator
18 Abluftventilator
20 Abluftkanal
20a Raumabluftkanal
22 Zuluftkanal
22a Raumzuluftkanal
24 Zweiter Klimaregler
26 Zweiter Druckregler
28 Erster Klimaregler
30 Erster Druckregler
32 Raum 1
34 Raum 2
36 Raumklimasensor
38 Raumdrucksensor
40 Dritter Druckregler
42 Vierter Druckregler
44 Recheneinheit
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Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
10 1. Regelvorrichtung für raumlufttechnische Anlagen, umfassend mindestens:
- einen oder mehrere zu belüftende Räume (32, 34) oder Raumzonen;
- einen Zuluftkanal (22), sowie davon abzweigende Raumzuluftkanäle (22a);
- einen Abluftkanal (20), sowie davon abzweigende Raumabluftkanäle (20 a);
- einen Zuluftventilator (16) im Zuluftkanal (22),
15 - steuerbare Zuluftdrosselklappen (14) für den Zuluftstrom im Raumzuluftkanal (20a);
- steuerbare Abluftdrosselklappen (12) für den Abluftstrom im Raumabluftkanal (22a), dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (38) vorgesehen ist, der den Raumdruck im zu belüftenden Raum (32, 34) erfasst, wobei der Raumdruck die direkte Führungsgröße für die Öffnungsstellung der Zuluftdrosselklappe (14) und/oder der Abluftdrosselklappe (12)
20 bildet.
2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die raumlufttechnische Anlage als Klimatisierungsanlage ausgebildet ist und die Räume (32, 34) Raumklimasensoren (36) aufweisen. 25
3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abluftventilator (18) im Abluftkanal (20) vorgesehen ist.
4. Regelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abluftventilator (18) 30 in Abhängigkeit einer Soll-Abluftmenge geregelt ist.
5. Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluftdrosselklappe (14) auf eine minimale Durchlassstellung einstellbar ist.
52.683 WO FK/fr
6. Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluftdrosselklappe (14) auf eine maximale Durchlassstellung einstellbar ist.
7. Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzen der Durchlassstellung der Zuluftdrosselklappen ( 12) und
Abluftdrosselklappen (14) in Abhängigkeit der Kanalwiderstände im Sinne eines hydraulischen Abgleichs festgelegt sind.
8. Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Klimaregler (28) vorgesehen ist, der mit mindestens einer zugeordneten Zuluftdrosselklappe (14) und dem jeweiligen Raumklimasensor (36) zusammenwirkt.
9. Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Klimaregler (24) vorgesehen ist, der mit dem
Zuluftventilator (16) und den Raumklimasensoren (36) der Räume (32, 34) zusammenwirkt.
10. Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Druckregler (30) vorgesehen ist, der mit mindestens einer zugeordneten Abluftdrosselklappe (12) und dem jeweiligen Drucksensor (38) zusammenwirkt.
11. Regelvorrichtung nach einem Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Druckregler (26) vorgesehen ist, der mit dem Abluftventilator (18) und den Raumdrucksensoren (38) der Räume (32, 34) zusammenwirkt.
12. Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Druckregler (40) vorgesehen ist, der mit mindestens einer zugeordneten Zuluftdrosselklappe (14) und dem Raumdrucksensor (36) im Raum (32, 34) zusammenwirkt.
13. Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vierter Druckregler (42) mit dem Zuluftventilator (16) und den Raumdrucksensoren (38) der Räume (32, 34) zusammenwirkt.
52.683 WO FK/fr
14. Regelvorrichtung nach Anspruch 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckregler (26) und der vierte Druckregler (42) eine Baueinheit bilden.
15. Regelvorrichtung nach Anspruch 10 und 12, und insbesondere 13 und 14, dadurch
5 gekennzeichnet, dass der erste Druckregler (30) und der dritte Druckregler (40) eine
Baueinheit bilden.
16. Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Raumklimasensor (36), als Sensor für Temperatur und / oder 0 Luftfeuchtigkeit und / oder Sauerstoffgehalt und / oder andere Gase / Schadstoffe ausgebildet ist.
17. Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Regler (24, 26, 28, 30, 40, 42) Teile einer gemeinsamen Recheneinheit (44) sind.5
18. Regelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinheit vorgesehen ist, der die Gasdichte im zu belüftenden Raum (32, 34) erfasst, wobei die Dichte die direkte Führungsgröße für die Öffnungsstellung der Zuluftdrosselklappe (14) und / oder der Abluftdrosselklappe (12) bildet. 0
19. Regelvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zur Messung meherer Zustandsgrößen ausgebildet ist, aus der sich die Gasdichte berechnen lässt. 5 20. Regelvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit einen Gasdichtesensor aufweist, der die Gasdichte direkt bestimmt.
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