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EP1947400A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Be- und/oder Entlüften eines Raumes - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Be- und/oder Entlüften eines Raumes Download PDF

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EP1947400A2
EP1947400A2 EP08000540A EP08000540A EP1947400A2 EP 1947400 A2 EP1947400 A2 EP 1947400A2 EP 08000540 A EP08000540 A EP 08000540A EP 08000540 A EP08000540 A EP 08000540A EP 1947400 A2 EP1947400 A2 EP 1947400A2
Authority
EP
European Patent Office
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air
room
pressure
air duct
volume flow
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EP08000540A
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EP1947400B1 (de
EP1947400A3 (de
Inventor
Rainer Dr. Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schako KG
Original Assignee
Schako Klima Luft Ferdinand Schad KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Priority claimed from DE102007006418A external-priority patent/DE102007006418B3/de
Application filed by Schako Klima Luft Ferdinand Schad KG filed Critical Schako Klima Luft Ferdinand Schad KG
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Publication of EP1947400A3 publication Critical patent/EP1947400A3/de
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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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    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/40—Pressure, e.g. wind pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for loading and / or venting a room, in particular a relatively airtight room, such as a laboratory or clean room, in or out of / m air via an air duct and is applied, wherein in the air duct a Control of the air flow rate takes place, and a device for this.
  • Rooms regardless of whether they are private, business or professional or industrial spaces, are often air-conditioned today.
  • the individual rooms air conditioners are assigned, which are either in the rooms themselves or in a separate room, in the latter case the conditioned air via an air duct the is supplied to actual air-conditioned room. This air then enters the room through an air outlet, whereby here, for example, a certain direction or a twist can be given.
  • a regulation of the air takes place, inter alia, in the air duct itself by a corresponding device.
  • this device is usually a throttle valve, through which the free cross section of the air duct can be changed, depending on whether a supply or discharge of more or less air in or out of a room should take place.
  • a throttle valve through which the free cross section of the air duct can be changed, depending on whether a supply or discharge of more or less air in or out of a room should take place.
  • Such a device is for example from the EP 0 400 401 A1 or the DE 40 07 176 A1 known.
  • the regulation of the throttle usually takes place on the basis of the determination of an effective pressure in front of the throttle valve, which can be done for example by a corresponding measuring cross, as shown in the DE 33 36 911 A1 is described.
  • a fast control algorithm compares the setpoint with the measured actual value of a static differential pressure transmitter and regulates quickly, precisely and stably, regardless of pressure fluctuations in the air duct.
  • the object of the present invention is to substantially improve the supply and removal of air to a room, in particular to laboratories or clean rooms.
  • a constant positive or negative pressure to adjacent rooms such as a hallway or a lock.
  • adjacent rooms such as a hallway or a lock.
  • penetration or discharge of polluted or unpurified air with excessive dust content can be avoided.
  • this is done in direct connection with the regulation of the air volume flow in the air duct. It is therefore a combined volume flow / room pressure control, which can be used for the constant pressure maintenance of relatively dense spaces.
  • the regulation of the pressure in the space is performed in a bypass for controlling the air volume flow.
  • this means that the device for controlling the air volume flow is associated with a bypass line, in which there is a device for controlling the room pressure.
  • both devices should preferably be controlled by the same controller. This controller can then independently switch between room pressure and volume flow control.
  • the control in the bypass line and in the air duct is preferably carried out by a respective throttle valve, through which the free nominal diameter of the air duct or the bypass line can be changed.
  • the nominal diameter of the bypass line is usually much smaller than the nominal diameter of the air duct.
  • Both throttle valves are each assigned a high-speed actuator with which the position of the throttle valve can be changed.
  • a sensor determines the effective pressure upstream of the throttle valve, ie the volumetric flow. This can be done for example via the above-mentioned measuring cross in the air duct.
  • the other sensor determines the room pressure and causes the controller to change the throttle in the bypass line, if the room pressure is to be increased or decreased, ie, the control of the volume flow in the air duct and the control of the room pressure can be independent, but are accurate coordinated.
  • a defined amount of air fresh air
  • the throttle valve stops and the room pressure is then controlled separately via the bypass line. If the quantity is insufficient to maintain the desired room pressure, the device for regulating the room pressure in the bypass line is additionally addressed and opened so that additional air can be supplied via the bypass.
  • the loading and / or venting of a space not shown in detail takes place essentially via an air duct 1, in which a device 2 for controlling the air volume flow is integrated.
  • the volume of the air flow is controlled by a throttle valve 3, through which a nominal diameter d of the air duct 1 can be changed. It pivots about a rotation axis A, which takes place via a corresponding actuator 4.
  • the drive 4 is connected via a line 5 indicated only by dashed lines with a controller 6.
  • a controller 6 In this regulator 6, two sensors 7 and 8 are integrated.
  • the sensor 7 determines the room pressure by being connected to the regulated and a suitable reference space.
  • the sensor 8 is connected to a measuring cross 9, which is arranged in the air duct 1.
  • a measuring cross 9 is, for example, in the DE 33 36 911 A1 described with him the differential pressure is determined in front of the throttle valve 3 and closed from this differential pressure to the position of the throttle valve 3.
  • a regulation of the room pressure takes place in a separate device 10, which has a bypass line 11 to the device 2 for controlling the air volume flow.
  • a further throttle valve 12 is used, which is associated with its own actuator 13.
  • the actuator 13 is connected via the dashed lines indicated line 14 with the Regulator 6 in connection.
  • Another throttle valve 15 in the bypass line 11 can be controlled by hand; but this is not absolutely necessary.
  • the bypass line 11 has a nominal value d 1 , which is substantially smaller than the nominal diameter d of the air duct 1.
  • the nominal diameter of the bypass line is in a preferred embodiment 100 mm, while the air duct 1 with a nominal width of 125/160/200/250/315/400 mm can be produced.
  • the control of the room pressure is done exclusively by changing the position of the throttle valve 12 in the bypass line 11. If the room pressure falls below the predetermined value of 10 Pascal, the throttle valve 12 is opened until the desired overpressure is restored.
  • throttle valve 3 opening the throttle valve 3 is above the rule 6. Now that air is supplied via the air duct 1 to the room, 'the throttle valve 12 can be rotated in the bypass line 11 accordingly, so that the free cross section the bypass line 11 is reduced. This can lead to a closure of the bypass line, so that then the maintenance of the overpressure in the room is effected solely by the throttle valve 3.
  • throttle valve 3 in the air duct 1 and throttle valve 12 in the bypass line 11 are matched to one another via the regulator 6, so that a pressure of 10 Pascal always prevails in the laboratory.
  • the controller 6 independently switch between the room pressure and volume flow control.

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Abstract

Verfahren zum Be- und/oder Entlüften eines Raumes, insbesondere eines relativ luftdichten Raumes, wie beispielsweise eines Labors oder Reinraumes, in oder aus den/m Luft über einen Luftkanal (1) ein- bzw. ausgebracht wird, wobei in dem Luftkanal (1) eine Regelung des Luftvolumenstromes stattfindet, wobei der Luftdruck in dem Raum geregelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Be- und/oder Entlüften eines Raumes, insbesondere eines relativ luftdichten Raumes, wie beispielsweise eines Labors oder Reinraumes, in oder aus den/m Luft über einen Luftkanal ein- bzw. ausgebracht wird, wobei in dem Luftkanal eine Regelung des Luftvolumenstromes stattfindet, sowie eine Vorrichtung hierfür.
    • Stand der Technik
  • Räume, gleichwohl ob es sich um private, geschäftliche oder beruflich bzw. industriell genutzte Räume handelt, werden heute in vielen Fällen klimatisiert. Hierzu sind den einzelnen Räumen Klimaanlagen zugeordnet, die sich entweder in den Räumen selbst befinden oder in einem separaten Raum, wobei in letzterem Fall die klimatisierte Luft über einen Luftkanal dem eigentlichen zu klimatisierenden Raum zugeführt wird. Diese Luft tritt dann in den Raum durch ein Luftauslass ein, wobei hier beispielsweise eine bestimmte Richtung oder ein Drall mitgegeben werden kann.
  • Eine Regelung der Luft erfolgt unter anderem auch in dem Luftkanal selbst durch eine entsprechende Einrichtung. Bei dieser Einrichtung handelt es sich meist um eine Drosselklappe, durch welche der freie Querschnitt des Luftkanals verändert werden kann, je nachdem, ob eine Zuführung oder Abführung von mehr oder weniger Luft in bzw. aus einem Raum erfolgen soll. Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 400 401 A1 oder der DE 40 07 176 A1 bekannt.
  • Die Regelung der Drosselklappen geschieht in der Regel anhand von der Ermittlung eines Wirkdruckes vor der Drosselklappe, was beispielsweise durch ein entsprechendes Messkreuz geschehen kann, wie dies in der DE 33 36 911 A1 beschrieben ist. Ein schneller Regelalgorhythmus vergleicht den Sollwert mit dem gemessenen Istwert eines statischen Differenz-Drucktransmitters und regelt, unabhängig gegenüber Druckschwankungen im Luftkanal, schnell, präzise und stabil aus.
    • Aufgabe
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Zu- bzw. Abführung von Luft zu einem Raum, insbesondere zu Laboren oder Reinräumen wesentlich zu verbessern.
    • Lösung der Aufgabe
  • Zur Lösung der Aufgabe führt, dass der Luftdruck in dem Raum geregelt wird.
  • Beispielsweise in Reinräumen oder Laborräumen soll ein konstanter Über- oder Unterdruck gegenüber benachbarten Räumen, wie beispielsweise einem Flur oder einer Schleuse eingehalten werden. Hierdurch kann ein Eindringen oder Ausdringen von schadstoffhaltiger oder ungereinigter Luft mit zu hohen Staubanteil vermieden werden. Gemäss der vorliegenden Erfindung geschieht dies in unmittelbarem Zusammenhang mit der Regelung des Luftvolumenstroms in dem Luftkanal. Es handelt sich somit um eine kombinierte Volumenstrom-/Raumdruckregelung, welche zur konstanten Druckhaltung relativ dichter Räume eingesetzt werden kann.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Regelung des Druckes in dem Raum in einem Bypass zur Regelung des Luftvolumenstromes durchgeführt. Vorrichtungsgemäss bedeutet dies, dass der Einrichtung zur Regelung des Luftvolumenstromes eine Bypass-Leitung zugeordnet ist, in der sich eine Einrichtung zur Regelung des Raumdruckes befindet. Beide Einrichtungen sollen aber bevorzugt durch denselben Regler gesteuert werden. Dieser Regler kann dann selbstständig zwischen Raumdruck- und Volumenstromregelung umschalten.
  • Die Regelung in der Bypass-Leitung und in dem Luftkanal erfolgt bevorzugt durch jeweils eine Drosselklappe, durch welche die freie Nennweite des Luftkanals bzw. der Bypass-Leitung verändert werden kann. Dabei ist die Nennweite der Bypass-Leitung in der Regel wesentlich kleiner als die Nennweite des Luftkanals.
  • Beiden Drosselklappen ist jeweils eine schnelllaufender Stellantrieb zugeordnet, mit dem die Stellung der Drosselklappe verändert werden kann.
  • In dem Regler sind bevorzugt zwei Sensoren integriert. Ein Sensor ermittelt den Wirkdruck vor der Drosselklappe, d.h., den Volumenstrom. Dies kann beispielsweise über das oben erwähnte Messkreuz in dem Luftkanal geschehen.
  • Der andere Sensor ermittelt den Raumdruck und veranlasst den Regler zur Änderung der Drosselklappe in der Bypass-Leitung, sofern der Raumdruck erhöht oder vermindert werden soll, D.h., die Regelung des Volumenstromes im Luftkanal und die Regelung des Raumdruckes können unabhängig voneinander erfolgen, sind jedoch exakt aufeinander abgestimmt. Innerhalb eines einstellbaren Arbeitsbereiches wird dem Raum eine definierte Luftmenge (Frischluft) zugeführt. Ist diese Luftmenge erreicht, bleibt die Drosselklappe stehen und die Regelung des Raumdruckes erfolgt dann separat über die Bypass-Leitung. Reicht die Menge zur Aufrechterhaltung des gewünschten Raumdruckes nicht aus, so wird zusätzlich die Einrichtung zur Raumdruckregelung in der Bypass-Leitung angesprochen und geöffnet, damit über den Bypass zusätzliche Luft zugeführt werden kann.
    • Figurenbeschreibung
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur einen Ausschnitt aus einer schematischen Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Be- und/oder Entlüften eines Raumes.
  • Das Be- und/oder Entlüften eines nicht näher gezeigten Raumes erfolgt im Wesentlichen über einen Luftkanal 1, in dem eine Einrichtung 2 zur Regelung des Luftvolumenstromes integriert ist. Das Volumen des Luftstromes wird durch eine Drosselklappe 3 geregelt, durch die eine Nennweite d des Luftkanals 1 verändert werden kann. Sie schwenkt dabei um eine Drehachse A, was über einen entsprechenden Stellantrieb 4 erfolgt.
  • Zur Regelung der Drosselklappe 3 ist der Antrieb 4 über eine nur gestrichelt angedeutete Leitung 5 mit einem Regler 6 verbunden. In diesem Regler 6 sind zwei Sensoren 7 und 8 integriert. Der Sensor 7 ermittelt den Raumdruck, indem er mit dem zu regelnden und einem geeigneten Referenzraum verschlaucht wird..
  • Der Sensor 8 ist mit einem Messkreuz 9 verbunden, welches in dem Luftkanal 1 angeordnet ist. Ein derartiges Messkreuz 9 wird beispielsweise in der DE 33 36 911 A1 beschrieben, Mit ihm wird der Wirkdruck vor der Drosselklappe 3 ermittelt und aus diesem Wirkdruck auf die Stellung der Drosselklappe 3 geschlossen.
  • Eine Regelung des Raumdruckes erfolgt in einer separaten Einrichtung 10, welche eine Bypass-Leitung 11 um die Einrichtung 2 zur Regelung des Luftvolumenstromes aufweist. In diese Bypass-Leitung 11 ist eine weitere Drosselklappe 12 eingesetzt, der ein eigener Stellantrieb 13 zugeordnet ist. Der Stellantrieb 13 steht über die gestrichelt angedeutete Leitung 14 mit dem Regler 6 in Verbindung. Eine weitere Drosselklappe 15 in der Bypass-Leitung 11 kann von Hand geregelt werden; diese ist aber nicht zwingend notwendig.
  • Während der Luftkanal 1 eine Nennweite d besitzt, weist die Bypass-Leitung 11 eine Nennwerte d1 auf, die wesentlich geringer ist als die Nennweite d des Luftkanals 1. Die Nennweite der Bypass-Leitung beträgt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 100 mm, während der Luftkanal 1 mit einer Nennweite 125/160/200/250/315/400 mm hergestellt werden kann.
  • Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende
  • Beispielsweise in einem Labor soll zur Vermeidung von eindringendem Staub od. dgl. ein Überdruck aufrechterhalten werden. Dieser Überdruck soll beispielsweise 10 Pascal betragen. Der Sensor 7 misst diesen Überdruck und der Sensor 8 misst den Wirkdruck vor der Drosselklappe 3.
  • Ist die Drosselklappe 3 geschlossen, da keine Belüftung des Labors gewünscht wird, erfolgt die Regelung des Raumdruckes ausschliesslich durch die Veränderung der Stellung der Drosselklappe 12 in der Bypass-Leitung 11. Unterschreitet der Raumdruck den vorgegebenen Wert von 10 Pascal, wird die Drosselklappe 12 geöffnet bis der gewünschte Überdruck wieder eingestellt ist.
  • Wird eine Belüftung des Labors gewünscht, erfolgt ein Öffnen der Drosselklappe 3 über dem Regel 6. Da jetzt Luft über den Luftkanal 1 dem Raum zugeführt wird,' kann die Drosselklappe 12 in der Bypass-Leitung 11 entsprechend gedreht werden, sodass sich der freie Querschnitt der Bypass-Leitung 11 vermindert. Dies kann bis zu einem Schliessen der Bypass-Leitung führen, sodass dann die Aufrechterhaltung des Überdruck in dem Raum allein durch die Drosselklappe 3 bewirkt wird. In den jeweiligen Zwischenstellungen werden Drosselklappe 3 in dem Luftkanal 1 und Drosselklappe 12 in der Bypass-Leitung 11 über den Regler 6 aufeinander abgestimmt, sodass in dem Labor immer einer Druck von 10 Pascal herrscht. Hierbei kann der Regler 6 selbstständig zwischen der Raumdruck- und Volumenstromregelung umschalten.
    • Bezugszeichenliste
  • 1 Luftkanal 34 67
    2 Einrichtung z. R. d. Luftvolumenstromes 35 68
    3 Drosselklappe 36 69
    4 Stellantrieb 37 70
    5 Leitung 38 71
    6 Regler 39 72
    7 Sensor 40 73
    8 Sensor 41 74
    9 Messkreuz 42 75
    10 Einrichtung z. R.d. Raumdruckes 43 76
    11 Bypass-Leitung 44 77
    12 Drosselklappe 45 78
    13 Stellantrieb 46 79
    14 Leitung 47
    15 Drosselklappe 48
    16 49 A Drehachse
    17 50
    18 51
    19 52 d Nennwert
    20 53
    21 54
    22 55
    23 56
    24 57
    25 58
    26 59
    27 60
    28 61
    29 62
    30 63
    31 64
    32 65
    33 66

Claims (12)

  1. Verfahren zum Be- und/oder Entlüften eines Raumes, insbesondere eines relativ luftdichten Raumes, wie beispielsweise eines Labors oder Reinraumes, in oder aus den/m Luft über einen Luftkanal (1) ein- bzw. ausgebracht wird, wobei in dem Luftkanal (1) eine Regelung des Luftvolumenstromes stattfindet,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Luftdruck in dem Raum geregelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdruck in dem Raum konstant gehalten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Luftdruckes in dem Raum in einem Bypass (11) zur Regelung des Luftvolumenstromes durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach wenigstens einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck des Volumenstromes in dem Luftkanal (1) und der Luftdruck in dem Raum ermittelt und geregelt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung und Regelung des Volumenstromes und des Raumdruckes in einem Regler (6) erfolgt, wobei der Regler (6) selbstständig zwischen Raumdruck- und Volumenstromregelung umschaltet.
  6. Vorrichtung zum Be- und/oder Entlüften eines Raumes, insbesondere eines relativ luftdichten Raumes, wie beispielsweise eines Labors oder Reinraumes, in oder aus den/m Luft über einen Luftkanal (1) ein- bzw. ausgebracht wird, wobei in dem Luftkanal (1) eine Einrichtung (2) zur Regelung des Luftvolumenstromes integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (2) zur Regelung des Luftvolumenstromes eine Einrichtung (10) zur Regelung des Druckes in dem Raum zugeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) zur Regelung des Druckes in dem Raum in einer Bypass-Leitung (11) zu der Einrichtung (2) zur Regelung des Luftvolumenstromes angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Bypass-Leitung (11) eine Drosselklappe (12) eingesetzt ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselklappe (12) ein schnelllaufender Stellantrieb (13) zugeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach wenigstens einen der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nennweite (d1) der Bypass-Leitung (11) geringer ist als eine Nennweite (d) des Luftkanals (1).
  11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2) zur Regelung des Luftvolumenstromes in dem Luftkanal (1) eine Drosselklappe (3) und einen Regler (6) aufweist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regler (6) zwei Sensoren (7, 8) zugeordnet sind, wobei der eine Sensor (7) den Raumdruck und der andere Sensor (8) den Wirkdruck in dem Luftkanal (1) ermittelt.
EP08000540.8A 2007-01-17 2008-01-14 Verfahren und Vorrichtung zum Be- und/oder Entlüften eines Raumes Not-in-force EP1947400B1 (de)

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DE102007006418A DE102007006418B3 (de) 2007-01-17 2007-02-05 Verfahren und Vorrichtung zum Be- oder Entlüften eines relativ lufdichten Raumes

Publications (3)

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EP1947400A3 EP1947400A3 (de) 2011-01-05
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PL (1) PL1947400T3 (de)

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