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Regelung für eine Klimaanlage mit Zuführung von gemischter Frischluft
und Raumluft zu einem Raum Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage mit Zuführung
von gemischter Frischluft und Raumluft zu einem Raum, und das Wesentliche besteht
darin, daß ein Frischlufttemperaturimpulsgeber jeweils beim Wechsel der Frischlufttemperatur
von einer Temperatur über bzw. unter der der Sollwerttemperatur der Mischluft entsprechenden
Temperatur nach einer Temperatur darunter bzw. darüber die Arbeitsrichtung eines
LuftdurchlaB-organs mit zwei einander entgegengesetzt arbeitenden Einlässen für
Frischluft und Raumluft mittels eines Hauptumschalters momentan umsteuert und ein
im Steuerstromkreis dahintergeschalteter, der Mischluft ausgesetzter Temperaturregler
die Öffnungsweiten des LuftdurchlaBorgans regelt. Hierdurch wird es möglich, dieArbeitsrichtung
desLuftdurchlaBorgans selbsttätig stets so zu steuern, daB im Sommer und im Winter
bzw. bei Tage und bei Nacht der Mischlufttemperaturregler die Einlässe für Frischluft
bzw. Raumluft (Umluft) stets im richtigen Sinn derart regelt, daß schon allein durch
ein günstiges Mischungsverhältnis von Frischluft und Raumluft die Solltemperatur
der Mischluft weitgehend erreicht wird und dadurch Heizung oder Kühlung erspart
wird.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die Antriebe des
LuftdurchlaBorgans und eines im Mischluftkanal angeordneten Wärmers zeitlich
hintereinanderarbeitend
geschaltet sind und der Temperaturregler bei zu hoher . Temperatur im Mischluftkanal
zuerst den Wärmer und dann <las Luftdurchlaßorgan, bei zu tiefer Temperatur dagegen
in, umgekehrter Reihenfolge steuert. Auf diese Weise wird der Wärmer stets zuerst
abgeschaltet und zuletzt wieder eingeschaltet, so daß möglichst wenig zusätzliche
Wärme verbraucht wird.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die Antriebe des
Luftdurchlaßorgans, des Wärmers und eines Kühlers in der Reihenfolge Wärmer, Durchlaßorgan,
Kühler zeitlich hintereinanderarbeitend geschaltet sind und der Temperaturregler
bei zu hoher Temperatur zuerst den Wärmer, dann das Durchlaßorgan und dann den Kühler
und bei zu tiefer Temperatur in umgekehrter Reihenfolge steuert. Auch hierbei werden
stets die zusätzliche Wärme verbrauchenden Wärmer und Kühler zuerst abgeschaltet
bzw. nach Einstellung der günstigsten Luftmischung wieder einsgeschaltet, so daß
die geringste Menge an zusätzlicher Wärme verbraucht wird.
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Die Antriebe des Wärmers, des Durchlaßorgans und des Kühlers sind
mit Vorteil an beiden Arbeitsenden mit von den Antrieben gesteuerten Endschaltern
versehen, und die jeweils zwischen zwei Antrieben liegenden Endschalter sind gleichzeitig
als Umschalter zum Einschalten des nächsten Antriebs ausgebildet, wobei beiderseits
der Endschalter des Antriebs des Luftdurchlaßorgans vom Frischlufttemperaturimpulsgeber
gesteuerte Nebenumschalter vorgesehen sind, die die Richtung der Reihenfolge der
nacheinandergeschalteten Organe umkehren. Auf diese Weise wird der Temperaturregler
für die Mischluft besonders einfach, 'und jeder Antrieb läuft mit Sicherheit erst
bis zur annähernd vollständigen Öffnung oder Schließung des zugehörigen Organs,
bevor das folgende Organ in Betrieb gesetzt wird.
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Die Endumschalter arbeiten zweckmäßig mit Überdeckung derart, daB
ein Antrieb erst ausgeschaltet wird, nachdem der nächste Antrieb eingeschaltet ist.
Hierdurch werden Betriebsstörungen während des Umschaltens verhütet.
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Das Luftdurchlaßorgan ist zweckmäßig mit einem Anschlag versehen,
der eine vollständige Schließung des Frischluftdurchlasses zur Sicherung einer Mindestfrischluftmenge
verhindert.
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Die Frischlufttemperaturimpulsgeber, Temperaturregler und Antriebe
für Wärmer, Luftdurchlaßorgan und Kühler können elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch
arbeiten. Als Frischlufttemperaturimpulsgeber kann z. B. ein Kontaktthermotneter
über ein Relais den: Antrieb des Luftdurchlaßorgan.s auf entgegengesetzte Arbeitsrichtung
umschalten, und ein elektrischer Thermostat kann über Relais die Antriebsmotoren
von Ventilen für den Wärmer und den Kühler bzw. des Durchlaßorgans steuern. Statt
dessen können auch Meßdosen mit einer Füllung von Chloräthyl od. dgl. als Frischlufttemperaturimpulsgeber
und Mischluftkühler vorgesehen sein, die mit Hilfe des erzeugten Gasdrucks mittelbar
auf Elektromotoren oder unmittelbar auf Schiehersteuerungen der einzelnen Absperrorgane
einwirken.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt Fig.
i eine einfache Klimaanlage für Betriebe mit überschüssiger Abfallwärme im Schema,
Fig.2 eine Klimaanlage mit Taupunktregelung im Schema.
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Nach Fig. i münden ein Frischluftkanal 2 und ein Umluftkanal 3, der
Raumluft zurückführt, über eine beide Kanäle wechselseitig steuernde Wechselklappe
4 in einen Mischluftkanal 5, durch den ein Ventilator 6 die Mischluft in den zu
klimatisierenden Raum fördert. Die @N'echselklappe 4 wird durch einen umsteuerbaren
Antriebsmotor 7 (Kondensatormotor od. dgl.) derart gesteuert, daß sie jeweils den
Umluftkanal in gleichem Maße öffnet, wie sie den Frischluftkanal schließt, und'
umgekehrt. Ein Anschlag 8 verhindert das vollständige Schließen des Frischluftkanals
2, so daß stets eine Mindestfrischluftmenge gewährleistet ist.
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Im Kanal 2 ist ein Frischlufttemperaturimpulsgeber 9, z. B. ein elektrischer
Thermostat oder eine Meßdose mit einer Füllung von Chloräthyl od. dgl. gemäß Zeichnung
oder ein sonstiger Impulsgeber vorgesehen, der über einen Hauptumschalter io, ii
die Stromrichtung für den Antriebsmotor 7 über die Leitungen 12, 13 bei einer bestimmten,
der gewünschten Mischlufttemperatur entsprechenden Temperatur umsteuert, so daß
der durch die Leitungen 12 oder 13 und die Netzleitung 14 mit Strom versorgte Motor
die Arbeitsrichtung der Wechselklappe 4 stets im richtigen Sinn zur Erreichung einer
gewünschten Mischlufttemperatur steuert.
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Im Mischluftkanal 5 ist ein Temperaturregler 15 (Thermostat, Meßdose
od. dgl.) angeordnet, der einen Regelkontakt 16 mit Stromzuführung von einer Netzleitung
17 zwischen Minimal- und :Maximalkontakten 18 und i9 steuert, von denen aus Betriebsstromleitungen
20 und 21 nach den Umschaltern io und, i i führen.
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Der Kanal 5 leitet die Mischluft beispielsweise in eine Küche, Härteres,
chemische Fabrik od. dgl., in denen zeitweise überschüssige Wärme erzeugt wird.
Ist die gewünschte Mischlufttemperatur im Kanal 5 z. B. i9° C und beträgt die Frischluft=
temperatur im Kanal 2 22° C, so verbindet der Frisdhlufttemperaturimpulsgeber 9
über die Umschalter io, i i die Leitung 2o mit der Leitung 13 und die Leitung 21
mit der Leitung 12, wie in der Zeichnung dargestellt. Ist die Temperatur im Kanal
5 unter i9° C gesunken, so erhält der 'Motor 7. wie in der Zeichnung dargestellt,
über die Reglerkontakte 16, 18 und die Leitungen 17, 20, 13, 14 Strom zum öffnender
Frischfuftleiturng bis zu dem Maße, .,daß die gewünschte Temperatur von i9° C erreicht
wird. Die Frilschluft wirkt hierbei heizend.
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Beträgt,die Frischlufttemperatur z. B. nachts nur 15° C, so schaltet
der Frischlufttemperaturim.pulsgeber 9 den Schalter io, i i um, und die Wechselklappe
würde, da der -\lotor 7 jetzt über die Leitung
t= Strom erhalt.
bei der dargestellten Stellung des hcgellcontaktes t6 umgekehrt arbeiten, d. h.
der Frischluftkan.al würde geschlossen und. somit eine LTnterkülllutlg der Mischluft
verhütet werden.
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Ist die gewünschte Mischl.ufttemperatur erreicht, so gelangt der Regelkontakt
16 in die Mittelstellung, bei der der Motor 7 keinen Strom erhält und die «'echselklappe
4 stillsteht. Eine vollständige Schließung des Frischluftkanals 2 wird dabei durch
den Anschlag 8 verhindert.
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Bei der praktischen Ausbildung ist derAnschlag 8 am Motor 7 angeordnet
und als Endausschalter ausgebildet. Ein entsprechender Endausschalter ist für die
griißte Öffnung der Wechselklappe vorgesehen.
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Die Klimaanlage nach Fig. 2 enthält die gleichen Teile wie die Anlage
nach Fig. i. Gleiche Teile sind mit gleichen Ziffern bezeichnet. Bei dieser Anlage
sind jedoch im Mischluffkanal5 noch ein Vorwärmer 42. und ein Kühler 41 vor dem
Temperaturregler i5, der in .diesem Fall als Taupunktregler dient, und hinter dem
Taupunktregler ein üblicher ßefeuchter22 und hinter diesem ein üblicher, nicht gezeichneter
Nachwärmer vorgesehen. Der Vorwärmer 42 wird durch ein Ventil 23 nebst Antriebsmotor
24 und der Kühler 41 durch ein Ventil 25 nebst Antriebsmotor 26 gesteuert. Die umsteuerbaren
Motoren 7, 24 und 26 weisen an beiden Arbeitsenden selbsttätige Endschalter 27 bis
32 auf, die durch vom Motor getriebene Anschläge 8' und 8" ähnlich dem Anschlag
8 gesteuert werden, und die Endschalter 30 und 32 sind gleichzeitig als Umschalter
ausgebildet und dienen; zum Einschalten eines nächsten Antriebs, kurz bevor der
jeweils laufende Antrieb ausgeschaltet wird. Die Motoren des X"orw-ärmers, Durchlaßorgans
und des Kühlers sind nämlich in der Reihenfolge 24, 7, 26 über die als Endumschalter
ausgebildeten Endschalter 3o,-27 bziv. 28 und 32 zeitlich hintereinanderarbeitend
geschaltet, so daß z. B. bei zu hoher Temperatur am Temperaturregler 15 zuerst der
Vorwärmer abgeschaltet, dann das Durchlaßorgan 4 gesteuert, und zwar entsprechend
der Außentemperatur in verschiedenen Richtungen, und dann der Kühler eingeschaltet
wird und claß bei zu tiefer Temperatur in umgekehrter Reihenfolge gesteuert wird.
Der Motor 7 des Durchlaßorgans für Frischluft und Raumluft ist also über die Endumschalter
zwischen die Motoren 24 und 26 der Ventile des Vorwärmers und des Kühlers geschaltet.
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Vom Minimalschalter 18 des Taupunktreglers 15 führt eine Stromzuleitung
33 nach dem Endumschalter 32 des Kühlers, und vom Maximalschalter 19 führt eine
Stromzuleitung 34 zum Endumschalter 30 des \"orw-ärmers.
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Der Frischlufttemperaturimpulsgeber 9 treibt ferner einen Nebenumschalter
35, 36 an, der die von den Endschaltern 27, 28 nach den Endschaltern 29, 31 der
Motoren 24 und 26 führenden Leitungen 37 und 38 bzw. 39, 40 jeweils bei Erreichen
der gewünschten Misclilufttemperatur im Frischluftkanal umschaltet, so daß die Richtung
der Reihenfolge der hintereinandergeschalteten 'Motoren 24, 7, 26 umgekehrt wird.
Die Wirkungsweise ist folgende: Es mögen dienen die an den Motor geschlossenen Endschalter
27 und 28 zum Schließen bzw. Öffnen des Frischlufteinlasses (und gleichzeitigen
Öffnen bzw. Schließen des Umlufteinlasses), die an den Motor geschlossenen Endschalter
29 bzw. 30 zum Öffnen hzw. Schließen des Dampfventils zum Vorwärmer und die
an den Motor geschlossenen Endschalter 31 bzw. 32 zum Öffnen bzw. Schließen des
Ventils 25 zur Zuführung des Kühlmittels zum Kühler.
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Ist nun die gewünschte Mischluftsolltemperatur am Taupun'ktregler
15 etwa 14° C (entsprechend etwa 6o% Feuchtigkeit bei 20°C) und beträgt die Frischlufttemperatur
am Frischlufttemperaturimpuls-geber 9 18° C, so sind zunächst der Hauptumschalter
io, i i und der Nebenumschalter 35, 36 nach oben bewegt und an die Leitungen 12,
13 bzw. 39, 40, wie in der Zeichnung dargestellt, angeschlossen.
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Sinkt nun die Temperatur am Taupunktregler 15 unter die Solltaupunkttemperatur,
so gibt derRegler 15, 16 Kontakt mit der Leitung 33 und dem bewegliehen Endschalter
32, und der Motor 26 schließt das Ventil 25 des Kühlers, und der Kontakt 32 maclitdarauf
Kontakt mit der Leitung 20, so das der Motor 7 über 11, 13, 28 mit Strom zum Öffnen
der Frischluftklappe und entsprechenden Schließen der Umluftklappe gespeist wird.
Der Anschlag 8 schaltet dann auf die Leitung 38 um, so daß der Motor 24 über 38,
36, 40 zum Öffnen des Dampfventils 23 mit Strom gespeist wird.
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Steigt .die Temperatur im Kanal 5 über den Sollwert, so gibt der Reglerkontakt
16 Kontakt mit i9, so daß zunächst der Motor 24 über 30 Strom zum Schließen
des Dampfventils 23, dann nach Umlegen des Schalters 3o der Motor 7 über 21, 10,
12, 27 Strom zum Schließen des Frischlufteinlasses 2, 4 bzw. Öffnen des Umlufteinlasses
3, 4 und schließlich der Motor 26 nach Umlegen des Kontakts 27 über 37, 35, 39,
31 Strom zum Öffnen des Kühlerventils 25 erhält.
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Sinkt die Temperatur im Frischluftkanal 2 unter die Sollwerttemperatur,
z, B. auf 8° C, so schaltet der Frischlufttemperaturimpulsgeber 9 bei 12'C die Schalter
io, 11, 35, 36 momentan in die untere Stellung zum Kontakt mit den Leitungen 13,
12, 40, 39.
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Sinkt nunmehr die Temperatur am Taupunktregler 15 unter 12° C, so
gelangt Strom über 33, 32 zum Schließen des Kühlerventils 25 nach dem Motor 26,
dann über 20, 11, 12 nach Motor 7 zum Schließen des Frischlufteinlasses 2, 4 bzw.
Öffnen des Umlufteinlasses 3, 4 und darauf über 37, 35, 40, 29 zum Öffnen des Vorwärmerventils
23 nach dem Motor 24.
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Steigt die Temperatur im Kanal 5 über den Sollwert, so gelangt Strom
von 16 über 19, 34, 3o naA Motor 24 zum Schließen des Vorwärmerventils 23, dann
über 21, 10, 13, 28 nach Motor 7 zum Öffnen des Frischlufteinlasses
2, 4 bzw. Schließen des Umlaufeinlasses 3, 4 und darauf über 38, 36, 39# 31 nach
Motor 26 zum Öffnen des Kü'hler-Ve»tils 25.
Ist der Sollwert der
Temperatur im Kanal 5 erreicht, so bleibt der Kontakt 16 in der Mittellage stehen,
so daß alle Leitungen stromlos sind und die Regelorgane in der jeweils erreichten
Einstellung stillstehen.
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In jedem Fall wird zunächst das unnötig wärmeverbrauchende Organ (Wärmer
oder Kühler) abgestellt, wenn es nicht schon abgestellt war, dann mit Hilfe der
günstigsten Mischung von Frischluft und Umluft unter Beibehaltung einer Mindestmenge
von Frischluftzufuhr, die dem Sollwert. am nächsten kommende Mischlufttemperatur
eingeregelt, gleichgültig ob die Frischlufttemperatur oberhalb oder unterhalb des
Sollwertes liegt, und dann erst wird ein etwa noch notwendiges wärmeverbrauchendes
Organ eingeschaltet. Die Anlage arbeitet somit selbsttätig im Winter und Sommer
und ,bei Tag und Nacht mit dem jeweils möglichen geringsten Verbrauch an künstlich
erzeugter Wärme und nutzt die natürliche Wärme der Atmosphäre soweit wie möglich
aus. Die Mindestfrischluftmenge läßt sich dabei in Anpassung an den Frischluftverbrauch
im Raum Bequem durch Verstellung des Anschlages 8 einstellen.
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Die selbsttätigen Schalter, insbesondere vom Frischlufttemperaturimpulsgeber
und Mischluftthermometer gesteuerten Schalter, können in üblicher Weise auf Relais
wirken, die den Betriebsstrom umschalten, so daß sie selbst mit Strömen geringer
Spannung arbeiten können.