DE2715835C2 - Steuerungsanordnung für Klimaanlagen mit variablem Zuluft-Volumen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsanordnung für Klimaanlagen mit variablem Zuluft-Volumen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Solche Steuerungsanordnungen sind dem Anmelder aus eigener Kenntnis bekannt.

Derartige bekannte Klimaanlagen haben einen Zuluftkanal, in dem ein regelbarer Zuluft-Ventilator angeordnet ist; der Zuluftkanal hat eine beliebige Vielzahl von in einzelne getrennte Räume führenden Abzweigkanälen, die in einer Entspannungs- oder Mischkammer enden. Die Mischkammer hat eine Drosselklappe für die Zuluft, die durch einen Regelkreis verstellbar ist, in dem ein der Verstellung der Drosselklappe dienender Stellmotor und ein diesen steuernder Luftmengenregler angeordnet sind, der einen Strömungsgeschwindigkeitsfühler besitzt, der die in der Mischkammer herrschende Strömungsgeschwindigkeit abtastet

Der Sollwert des Strömungsgeschwindigkeitsfühlers ist durch einen Raumtemperatur-Fühler zwischen einer unteren und einer oberen Grenze einstellbar. Die Zuluft hat eine Temperatur, die zweckmäßigerweise etwas unterhalb der gewünschten Raumtemperatur liegt Wenn die Raumtemperatur durch irgendwelche Einflüsse steigt, verändert der die Raumtemperatur abtastende Fühler den Sollwert des in der Mischkammer angeordneten Strömungsgeschwindigkeitsfühlers, der über den Mengenregler den Stellmotor betätigt, um die Drosselklappe stärker zu öffnen, so daß mehr kühlere Zuluft in den Raum gegeben wird. Wenn die Raumluft die gewünschte Temperatur erreicht hat, wird der Sollwert des Strömungsgeschwindigkeitsfühlers gesenkt und die Drosselklappe in ihre vorherige Stellung zurückgeführt. Wenn die Raumtemperatur unter den gewünschten Wert sinkt, senkt auch der Raumfühler den Sollwert des Strömungsgeschwindigkeitsfühlers, und der Stellmotor wird über den Luftmengenregler in entgegengesetzter Richtung betätigt Die Drosselklappe wird in die kleinste Ofienstellung gebracht um eine Unterkühlung des Raumes zu verhindern. Hat die Raumtemperatur wieder die gewünschte Höhe erreicht, wird auch der Sollwert des Strömungsgeschwindigkeitsfühlers entsprechend erhöht und die Drosselklappe in ihre vorherige Offenstellung gebracht In Abhängigkeit von den wechselnden Stellungen der Drosselklappe in den Entspannungs- oder Mischkammern muß der Zuluft-Ventilator größere oder geringere Luftmengen je Zeiteinheit fördern. Um stets eine gleichmäßige Verteilung der Zuluft zu gewährleisten, ist ein unterschiedlicher Druck am Ventilator und in dem Zuluft-Kanal erforderlich. Bei den bekannten Steuerungsanordnungen wird zur Anpassung der Ventilatorleistung an den Luftbedarf der Mischkammern ein den Zuluft-Ventilator steuernder Druckfühler verwendet. Hierbei wird der Ventilator stets so gesteuert, daß ein am Druckfühler eingestellter Wert konstant bleibt. Um einen möglichst großen Teil der Druckänderung in dem Zuluftkanal zu erfassen, wird der Druckfühler zweckmäßigerweise in dem ersten Drittel der Wegstrecke des Hauptkanales, möglichst vor der ersten Mischkammer eingebaut. Die Verwendung eines Druckfühlers zur Steuerung des Zuluft-Ventilators ist insoweit nachteilig, als der Druckfühler so eingestellt sein muß, daß bei voller Leistung des Ventilators die Versorgung aller angeschlossenen Mischkammern bei voll geöffneten Drosselklappen gewährleistet ist. Bei einer von dem Raumtemperaturfühler abgeleiteten Reduzierung der Luftmenge tritt an dem Druckfühler eine Druckerhöhung auf, und der Druckfühler senkt die Leistung des Zuluft-Ventilators so lange ab, bis der an ihm eingestellte Wert erreicht wird. Bei einer Reduzierung der Luftmenge um 50% reicht ein um 75% abgesenkter Druck zur Versorgung aller angeschlossenen Mischkammern aus, da das Verhältnis Luftmengenreduzierung/Drucksenkung sich quadratisch ändert. Beim Betrieb der Klimaanlage wird also praktisch ständig in dem Zuluftkanal ein Druck herrschen, der höher ist als notwendig, und der daher in den Mischkammern durch

Drosselung vernichtet werden muß. Die erforderliche Vernichtung dieser überschüssigen Druckenergie bedingt eine Erhöhung der Betriebskosten, die bis zu 10% und mehr betragen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrute, diesen Nachteil zu vermeiden, und die bekannte Steuerungsanordnung so auszubilden, daß die Betriebskosten bei einfacher Bauweise auf einer optimal niedrigen, die bisher unvermeidbaren zusätzlichen Verluste praktisch ausschließenden Höhe gehalten werden.

Diese Aufgabe soll erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst werden.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Steuerungsanordnung erfolgt die Steuerung des Zuluft-Venti- '⁵ lators nicht mehr über einen Druck, sondern in unmittelbarer Abhängigkeit von den in den Mischkammern herrschenden Strömungsgeschwindigkeiten der Zuluft, so daß der Druckfühler mit seinen Nachteilen überflüssig wird.

Die erfindungsgemäße Steuerungsanordnung arbeitet wie folgt:

• Wenn in einem oder mehreren, mit Mischkammem ausgestatteten Räumen die Temperatur steigt, so daß eine erhöhte Zufuhr von Zuluft notwendig ist, wird der dem Luftmengenregler zugeordnete Schalter geschlossen und damit der Stellmotor der Drosselklappe an Spannung gelegt. Die Drosselklappe wird durch den Stellmotor geöffnet, wobei bei Erreichen der Offenstellung der dem Stellmotor zugeordnete Schalter geschlossen wird. Durch diese beiden in Reihe liegenden Schalter wird ein Stromkreis geschlossen, in dem ein Widerstand bestimmter Höhe angeordnet ist. In diesem Stromkreis fließt ein durch die Größe des Widerstandes bedingter Strom, der über eine Sammelleitung dem zentralen Regelkreis für den Zuluft-Ventilator zugeleitet wird. Wenn in mehreren Mischkammem die den zugehörigen Stellmotoren zugeordneten Schalter geschlossen werden, addieren sich in der Sammelleitung die in den einzelnen den Kammern zugeordneten Stromkreisen fließenden Ströme, so daß die Stärke des am Ende der Sammelleitung abgenommenen Stromes der Summe der Stromstärken der einzelnen Stromkreise entspricht. Diese Stromstärke wird in dem zentralen Regelkreis des Zuluft-Ventilators gemessen und zur Auf-Regelung des Zuluft-Ventilators ausgenutzt. Wenn in den Räumen der einzelnen Mischkammem die gewünschte Temperatur durch die erhöhte Zufuhr von Zuluft wieder erreicht ist, wird die Drosselklappe teilweise geschlossen, wodurch der dem zugehörigen ⁵ⁿ Stellmotor zugeordnete Schalter geöffnet wird. Damit ist die Auf-Regelung des Zuluft-Ventilators beendet, und es tritt ein im Regelkreis des Zuluft-Ventilators angeordnetes an sich beliebiges Zeitglied in Tätigkeit, das den Zuluft-Ventilator aus seiner Auf-Stellung wieder zurückregelt.

Bei der Steuerungsanordnung nach der Erfindung erfolgt eine Beeinflussung des Regelkreises des Zuluft-Ventilators nur dann, wenn wenigstens die Drosselklappe einer Mischkammer voll geöffnet ist und trotzdem die Zufuhr der Zuluft nicht ausreicht. Diese Mischkammer sendet an den Regelkreis des Zuluft-Ventilators einen durch die Größe des Widerstandes definierten schwachen Strom als Signal, daß die Leistung des Zuluft-Ventilators erhöht werden muß. ^b5 Nachdem der Zuluft-Ventilator diese erhöhte Leistung erreicht hat, kommt das Signal in Fortfall, und der Zuluft-Ventilator wird durch chs in seinem Regelkreis angeordnete Zeitglied zuruckgeregett Auf diese Weise entspricht die Leistung des Zuluft-Ventilators immer dem jeweiligen Bedarf sämtlicher an den Zuluftkanal angeschlossenen Entspannungs- oder Miscbkammern. Wenn bei mehreren Mischkammem bei in Offenstellung befindlicher Drosselklappe ein höherer Luftbedarf vorliegt, addieren sich die von den einzelnen Kammern abgegebenen Stromimpulse, so daß der Zuluft-Ventilator mit diesem Eingangssignal mit proportional-integraler Regelcharakteristik gesteuert wird. Bei einer steigenden Zahl von in der Endstellung befindlichen Mischkammem wird der an dem Regelkreis des Zuluft-Ventilators anliegende Impulsstrom vergrößert, wodurch die Verstellgeschwindigkeit des Zuluft-Ventilators in Richtung größerer Luftmengen beschleunigt wird. Die Rückstellgeschwindigkeit des Zuluft-Ventilators, -die durch das Zeilglied des ihm zugeordneten Regelkreises erfolgt, wenn bei keiner Mischkammer die Drosselklappe voll geöffnet ist wird in dem Regelkreis auf den größtmöglichen Wert eingestellt, bei dem das gesamte Regelsystem nicht schwingt

Damit wird die Zeitdauer, in der die Klimaanlage mit einer unnötig hohen Ventilatorleistung betrieben wird, auf ein optimales Minimum begrenzt

Die Widerstände der den einzelnen Mischkammem zugeordneten Stromkreise haben gleiche oder unterschiedliche Werte. Dadurch kann man bei bestimmten Räumen eine schnelle Regelung und bei anderen Räumen eine weniger schnelle Regelung erreichen. Je geringer die Größe des Widerstandes ist, desto höher ist die Stärke des impulsstromes und je schneller erfolgt damit die Auf-Regelung des Zuluft-Ventilators. Wenn eine optimal schnelle Regelung erreicht werden soll, kann auch der Widerstand den Wert Null besitzen. Auf diese Weise ist es möglich, bestimmte Prioritäten für bestimmte zu belüftende Räume zu setzen.

Eine Weiterbildung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß bei Verwendung einer über getrennte, je einen Zuluft-Ventilator aufweisende, Kalt- und Warmluft führende Kanäle gespeisten Mischkammer der Kaltluftkanal eine höhere Förderleistung als der Warmluftkanal hat und der Luftmengenregler die Drosselklappe und den Regelkreis des Zuluft-Ventilators des Kaltluftkanales und der den Sollwert des Strömungsgeschwindigkeitsfühlers des Mengenreglers verändernde Raumtemperaturfühler unmittelbar die Drosselklappe des Warmluftkanales steuert. Diese Steuerungsanordnung einer Mischkammer, die für jeden Zuluftkanal einen Zuluft-Ventilator, eine Drosselklappe und einen diese betätigenden Stellmotor aufweisen muß, arbeitet im Prinzip auf die gleiche Weise wie die Entspannungskammer, nur mit dem Unterschied, daß nur der Zuluft-Ventilator der die kalte Luft fördernden Leitung mit dem Regelkreis ausgestattet ist, dagegen der Zuluft-Ventilator der Warmluft fördernden Leitung keinen Regelkreis besitzt; ein weiterer Unterschied besteht darin, daß der Raumtemperatur-Fühler unmittelbar den Stellmotor der Drosselklappe des Warmluft-Kanales zusätzlich steuert.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel eine Ausführungsform einer Steuerungsanordnung in schematischer Darstellung.

Drei Entspannungskammern 4 sind über Abzweigkanäle ? an einen gemeinsamen Zuluftkanal 1 angeschlossen, in dem ein sämtliche Entspannungskammern 4 versorgender gemeinsamer Zuluft-Ventilator 3 angeordnet ist. In jedem Abzweigkanal 2 ist eine Drosselklappe 5 angeordnet, die durch einen Stellmotor

6 betätigbar ist.

In jedem einer Entspannungskammer 4 zugeordneten Raum ist ein Raumtemperatur-Fühler 7 angeordnet, und in der Entspannungskammer 4 ist ein die Strömungsgeschwindigkeit der Zuluft abtastender Fühler 8 angeordnet. Der Raumtemperatur-Fühler 7 und der Strömungsgeschwindigkeitsfühler 8 steuern gemeinsam einen Mengenregler derart, daß in Abhängigkeit von der Raumtemperatur der Sollwert des Luftmengenreglers 9 über den Strömungsgeschwindigkeitsfühler 8 so in bestimmten Grenzen geändert wird, daß die Drosselklappe 5 entweder in Richtung der Offen- oder Schließstellung durch den Stellmotor 6 betätigt wird.

Der Luftmengenregler 9 hat einen Schalter 10, der bei Änderung des Sollwertes geschlossen wird und über eine Versorgungsleitung 14 den Stellmotor 6 an Spannung legt. Gelangt hierbei die Drosselklappe 5 in die volle Offenstellung, schließt der Stellmotor 6 einen Schalter 11, der in einem Stromkreis 13 liegt. Die Stromkreise 13 sämtlicher Entspannungskammern 4 liegen parallel an einer Sammelleitung, die aus der Versorgungsleitung 14 und einer Rückführleitung 15 besteht. Die Sammelleitung 14,15 ist an dem Regelkreis 16 des Zuluft-Ventilators 3 angeschlossen.

Wenn die in der Figur gesehen linke Entspannungskammer 4 mit einer größeren Luftmenge je Zeiteinheit versorgt werden muß, wird zunächst der Luftmengenregler 9 betätigt, der über den geschlossenen Schalter 10 den Stellmotor 6 erregt, der die Drosselklappe 5 öffnet. Bei Erreichen der Offenstellung wird der Schalter 11 geschlossen, und durch die Versorgungsleitung 14, den Stromkreis 13 und die Rückführleitung 15 fließt ein in seiner Stärke von der Größe eines Widerstandes 12 abhängiger Strom zum Regelkreis 16, wo die Stromstärke gemessen wird und in an sich bekannter Weise der Zuluft-Ventilator 3 in Richtung höherer Geschwindigkeit geregelt wird. 1st diese Auf-Regelung beendet, sind die Schalter 10 und U geöffnet und damit der Stromkreis 13 unterbrochen. Nun wird der Zuluft-Ventilator 3 durch ein Zeitglied wieder heruntergeregelt und wenn durch Schließen der Schalter 10, 11 in dem Stromkreis 13 der gleichen oder einer anderen Entspannungskarnmer 4 ein neuer Stromstoß entsteht, wird über den Regelkreis 16 der Zuluft-Ventilator 13 wieder aufgeregelt. Auf diese Weise erfolgt ein Pendeln der Leistung des Zuluft-Ventilators 3 um den jeweiligen für die gesamten Entspannungskammern 4 erforderlichen Wert der Luftmenge. Je geringer der Widerstand 12 bzw. 17 bzw. 18 ist, desto schneller erfolgt die Auf-Regelung; das gleiche gilt, wenn in zwei Stromkreisen 13 gleichzeitig von den Widerständen 12 bzw. 17 bzw. 18 abhängige Stromimpulse erzeugt werden, die sich in der Sammelleitung 14,15 addieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   l. Steuerungsanordnung für Klimaanlagen mit variablem Zuiuftvolumen, mit einem Zuluftkanal, der zu einer Mehrzahl von getrennten Räumen führt, und in dem ein regelbarer, gemeinsamer Zuluft-Ventilator angeordnet ist, mit einer in jedem Raum angeordneten Mischkammer, die eine durch einen Regelkreis verstellbare Drosselklappe für die Zuluft aufweist, wobei in dem Regelkreis ein Stellmotor für ι ο die Drosselklappe und ein den Stellmotor steuernder Luftmengenregier angeordnet sind, der einen durch ' einen Raumtemperatur-Fühler in seinem Sollwert einsteilbaren Strömungsgeschwindigkeitsfühler der Luft aufweist, der die in der Mischkammer herrschende Strömungsgeschwindigkeit abtastet, und wobei der Zuluftventilator einen gesonderten Regelkreis aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftmengenregler (9) und der Stellmotor (6) des Regelkreises jeder Mischkammer jeweils einen in Reihe in einem Stromkreis (13) liegenden Schalter (10, 11) haben, die jeweils mit einem Widerstand (12, 17, 18) in Reihe liegen, daß der Schalter (10) des Luftmengenreglers (9) bei Änderung des Sollwertes des Strömungsgeschwindigkeitsfühlers (8) den Stellmotor (6) der Drosselklappe an Spannung legt, und der Schalter (11) des Stellmotors (6) bei Erreichen der Offenstellung der Drosselklappe (5) geschlossen wird, daß die den einzelnen Mischkammern (4) zugeordneten Stromkreise (13) parallel an einer zum Regelkreis (16) des Zuluftventilators (3) führenden Sammelleitung (14, 15) angeschlossen sind, in der die in den einzelnen Stromkreisen (13) fließenden Ströme mittels einer Brückenschaltung der proportional-integralen Auf-Regelung des Zuluftventilators (3) dienen, daß der Regelkreis (16) des Zuluftventilators (3) ein nach erfolgter Auf-Regelung der Rückstellung des Zuluft-Ventilators (3) dienendes Zeivglied hat, und daß die Widerstände (12, 17, 18) der Stromkreise (13) der «0 einzelnen Mischkammern (4) gleiche oder unterschiedliche Werte haben.
2. 2. Steuerungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer über getrennte, je einen Zuluftventilator (3) aufweisende, Kalt- und Warmluft führende Kanäle gespeisten Mischkammer der Kaltluft- eine höhere Förderleistung als der Warmluftkanal hat und der Luftmengenregler (9) die Drosselklappe (5) und den Regelkreis (16) des Zuluftventilators (3) des Kaltluftkanales und der den Sollwert des Strömungsgeschwindigkeitsfühlers (8) des Luftmengenreglers (9) verändernde Raumtemperaturfühler (7) unmittelbar die Drosselklappe (5) des Warmluftkanales steuert.

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