DE10038233A1

DE10038233A1 - Integrierte Steuerungs- und Fehlererfassung von Heizungs-,Kühl- und Klimatisiersystemen (HKKS)

Info

Publication number: DE10038233A1
Application number: DE10038233A
Authority: DE
Inventors: John E Seem
Original assignee: Johnson Controls Technology Co
Current assignee: Johnson Controls Technology Co
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2001-02-15
Also published as: JP2001082786A; US6223544B1

Abstract

Eine Fehlererfassung wird eingesetzt an einer endlichen Automatensteuerung für ein Luftbehandlungssystem. Das Verfahren verwendet Daten hinsichtlich der Systembetriebseigenschaften im laufenden Status und nach einem eintretenden Übergang zur Bestimmung, ob ein Fehlerzustand vorliegt. Die Fehlererfassung kann basieren auf einer Sättigung der Systemsteuerung oder einem Vergleich der aktuellen Betriebseigenschaften mit einem mathematischen Modell des Luftbehandlungssystems. Als Konsequenz muß die Steuerung sich nicht in einem stabilen Betriebszustand befinden, um die Fehlererfassung auszuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Steuerungssysteme für Heizungs-, Kühl- und Klimatisiersysteme (HKKS) und im besonderen auf einen Mechanismus, der Fehlerzustände in solchen Systemen zu erfassen vermag.

Zentrale Luftbehandlungssysteme stellen Räumen innerhalb eines Gebäudes kli matisierte Luft zur Verfügung. Eine große Vielfalt derartiger Systeme existiert als Luftbehandlungseinheiten (LE) mit konstantem Volumen und variablem Luftvolu men. In einer typischen LE 10 entsprechend der Darstellung in Fig. 1 wird Luft von den klimatisierten Räumen zurückgeführt durch die Rückführungsluftleitung 11, welche durch ein Rückführungsgebläse 12 angezogen wird. In Abhängigkeit von der Position eines Abgasdämpfers 13 und eines Rückführdämpfers 14 kann die Rückführluft aus dem Gebäude herausgeblasen werden oder von der Luftrück führleitung 11 einem Mischluftraum 15 zugeführt werden, worauf sich eine im Kreislauf geführte Luft ergibt. In dem Mischluftraum 15 wird frische Außenluft, die durch den Einlaßdämpfer 16 angezogen wird, mit der im Kreislauf geführten Luft gemischt und die Mischung durchläuft dann ein Filter 17, eine Kühlspirale 18, eine Heizspirale 19 sowie ein Zuführgebläse 20. Die Temperaturen und Strömungs mengen der Außenluft- und Kreisluftströme bestimmen den Zustand am Ausgang des Mischluftraumes. Meist ist nur entweder die Kühl- oder die Heizspirale 18 bzw. 19 aktiv zu einer vorbestimmten Zeit in der Annahme, daß die schrittweise Steuer strategie entsprechend zur Anwendung kommt und daß keine Ventilundichtigkei ten oder andere Fehler in dem System vorliegen. Nach der Klimatisierung durch die Schlangen wird die Luft zu den Zonen verteilt durch die Zufuhrluftleitung 21.

Die Kühlspirale 18, die Heizspirale 19 und die Dämpfer 13, 14 und 16 der Luftbe handlungseinheit 10 werden durch eine selbsttätige Regelung 22 betrieben mit einer Steuerlogik, die die entsprechende Kombination der Systemkomponenten bestimmt, um durch deren Aktivieren die Zufuhrlufttemperatur und das bestimmte Volumen zu jeder vorbestimmten Zeit aufrechtzuerhalten. Die Steuerung 22 um faßt eine Steuerstrategie, die die Mischung der Außenluft reguliert mit einem me chanischen Kühlen oder Heizen, welches durch die Spiralen 18 und 19 zur Verfü gung gestellt wird, um wirkungsvoll die Luft, die den Räumen zugeführt wird, zu klimatisieren. Eine derartige Steuerung hängt ab von der Aufnahme genauer Sen sordaten hinsichtlich des Zustandes in den Räumen und außerhalb des Gebäudes wie auch innerhalb der Luftbehandlungseinheit 10. Die Steuerung 22 empfängt ein Eingangssignal an der Leitung 26, welches die angestrebte Temperatur anzeigt (einen Steuersollpunkt) für die Zufuhrlufttemperatur. Ein Außenlufttemperatursen sor 23 stellt ein Signal zur Verfügung, welches die Temperatur der Luft anzeigt, die in das System eintritt, und ein Zufuhrlufttemperatursensor 24 erzeugt ein Si gnal, welches die Temperatur der Luft anzeigt, die der Luftzuführleitung 21 zuge führt wird. Ein wahlweise vorhandener Sensor 25 kann installiert sein, um die Temperatur der Luft in der Rückführluftleitung 11 zu erfassen.

Eine Anzahl von Fehlern können eintreten, die den Betrieb der Luftbehandlungs einheit 10 nachteilig beeinflussen. Beispielsweise können ein Sensorfehler, wie etwa bei einem vollständigen Versagen, ein unkorrektes Signal oder exzessive Signalgeräusche einen Fehlbetrieb erzeugen. Zusätzliche Fehler können auf ver klemmte oder durchlässige Dämpfer und Ventile zurückzuführen sein für die Heiz- und Kühlspiralen 18 bzw. 19, wie auch auf Gebläseprobleme.

Vorangegangene Versuche, ein robustes Steuersystem zur Verfügung zu stellen, gingen dahin, eine stärkere Immunität gegenüber Fehlerproblemen zu erreichen, indem man mehrere Sensoren einsetzte, um die gleiche physikalische Quantität zu messen, sowie spezielle Sensoren für die direkte Erfassung und Diagnostik von Fehlern. Andere Versuche involvierten die Grenzüberwachung der Verfahrensva riablen, verglichen mit Schwellenwerten, Spektrumanalyse, Diagnose von Proble men und logische Denknäherungen.

Viele der bekannten Fehlerermittlungs- und Diagnoseverfahren für HKK-Systeme basierten auf der Analyse des Systems, nachdem ein stabiler Zustand erreicht war. Überwachungen der Verfahrenseingänge und -ausgänge wurden dem stabi len Fehlererfassungssystem zugeführt, welches dann bestimmt, ob das System im stabilen Zustand arbeitet. Wenn das System den stabilen Zustand erreicht, kann das Fehlererfassungssystem bestimmen, welche Fehler vorliegen. Wenn das Sy stem den stabilen Zustand nicht erreicht, dann gibt das Fehlererfassungssystem den Befehl ab, daß das System sich nicht in stabilem Zustand befindet. Ein Be trieb in instabilem Zustand kann verursacht werden durch schlecht abgestimmte Steuersysteme, zu große Steuerventile oder Steuerventile mit schlechter Autorität.

Die HKK-Industrie ist sehr kostenempfindlich. Dementsprechend werden oft nur sehr wenig Sensoren installiert an den HKK-Systemen, die es schwierig machen, Fehler zu erfassen, wenn nur wenige Parameter überwacht werden. Außerdem ist das Verhalten der HKK-Ausrüstung nicht linear und die Lasten ändern sich mit der Zeit. Dies sind Faktoren, die darüber hinaus eine akkurate Fehlererfassung ver komplizieren.

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein neues Verfahren zur inte grierten Steuerungs- und Fehlererfassung von Luftbehandlungssystemen, die durch eine endliche Automatsteuerung betrieben werden. Das Verfahren kann zum Einsatz kommen, um Fehler zu erfassen in existierenden Luftbehandlungs einheiten, ohne daß zusätzliche Sensoren eingesetzt werden müssen. Das Steu ersystem muß sich nicht in einem stabilen Betrieb befinden, um die Fehlererfas sung durchzuführen, d. h. die Steuerschleifen können schwingen aufgrund schlechter Abstimmung oder eines begrenzten Zyklus aufgrund zu großer Ventile oder einer zu kleinen Ventilautorität. Das vorliegende Steuerverfahren ist fehlerto lerant dahingehend, daß dann, wenn ein Fehler erfaßt wird, das System nach wie vor in der Lage ist, die Steuerung der Luftbehandlungseinheit aufrechtzuerhalten. Das Verfahren ist in der Lage, eine Anzahl von Fehlern in dem Luftbehandlungs system zu erfassen, wie etwa verklemmte Dämpfer oder Betätigungselemente, einen zu hohen oder zu niedrigen Luftstrom, undichte Luftdämpfer und Undichtig keiten durch geschlossene Heiz- und Kühlventile.

Die Fehlererfassung umfaßt die Sammlung von Betriebsdaten hinsichtlich der Be triebsweise des HKK-Systems. Die Betriebsdaten werden gelegentlich ausgewer tet gegenüber vorbestimmten Kriterien entweder für einen laufenden Status, in welchem die endliche Automatensteuerung in Betrieb ist, oder für einen bestimm ten Übergang, der eingetreten ist. Basierend auf Ergebnissen der Auswertung er folgt eine Bestimmung, ob ein Fehlerzustand existiert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Betriebsdaten überprüft, wenn sich die Steuerung in einem vorbestimmten Status befindet, um zu bestim men, ob die HKK-Systemsteuerung gesättigt ist in einer Weise, die nicht überholt werden kann durch einen Übergang zu einem anderen Status. Eine Sättigung tritt ein, wenn die Steuerung in einem vorbestimmten Betriebsmodus während einer vorbestimmten Zeitperiode verbleibt, ohne in der Lage zu sein, eine entsprechen de Steuerung der Umgebung des Gebäudes auszuführen. Beispielsweise befindet sich die Steuerung in dem mechanischen Heizmodus, kann aber die Umgebung nicht auf die gewünschte Temperatur erhitzen.

Vorzugsweise kann das Fehlererfassungsverfahren die augenblickliche Betriebs weise mit einem Modell des HKK-Systems vergleichen beim Eintritt eines Über gangs zwischen Steuerstadien. Ein solcher Vergleich kann einen Restwert erzeu gen, der das Ausmaß anzeigt, in welcher die aktuelle Betriebsweise dem Modell entspricht. Die Größe des Restwertes wird dann eingesetzt, um festzustellen, ob ein Fehlerzustand existiert und mögliche Gründe hierfür.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen des er findungsgemäßen Systems unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Luftbehandlungseinheit mit va riablem Luftvolumen, wie dies bei herkömmlichen HKK-Systemen zum Einsatz kommt,

Fig. 2 ein Zustandsmaschinendiagramm für den Betrieb der Steuerung in der Luftbehandlungseinheit,

Fig. 3 ein Blockdiagramm für den Gesamtaufbau des integrierten Steuer- und Fehlererfassungssystems mit der eingesetzten Software, die durch die Steuerung zur Ausführung kommt,

Fig. 4 ein Zustandsmaschinendiagramm für den Betrieb der Steuerung bei einer zweiten Ausführungsform des Luftbehandlungssystems,

Fig. 5 ein Zustandsmaschinendiagramm für den Betrieb der Steuerung bei einer dritten Ausführungsform der Luftbehandlungseinheit,

Fig. 6 ein schematisches Diagramm einer Luftbehandlungseinheit mit va riablem Luftvolumen, wie sie in herkömmlichen HKK-Systemen zum Einsatz kam und

Fig. 7 ein Zustandsmaschinendiagramm für den Betrieb der Steuerung bei einer vierten Ausführungsform der Luftbehandlungseinheit.

Entsprechend der Darstellung in den Fig. 1 und 2 ist die Luftbehandlungssteue rung 22 programmiert, um einen endlichen Automaten einzusetzen, der eine se quentielle Steuerung der Komponenten in der Luftbehandlungseinheit 10 ausführt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gibt es vier Stadien, nämlich Status 1 "Heizen", Status 2 "frei Kühlen", Status 3 "mechanisches Kühlen mit maximaler Außenluft" und Status 4 "mechanisches Kühlen mit minimaler Außenluft". Die Si gnale von den Temperatursensoren 23 und 24, die Positionen der Dämpfer 13, 14 und 16 und die anderen Zustände der Luftbehandlungseinheit 10 werden unter sucht, um zu bestimmen, wann ein Übergang von einem Status n einen anderen eintreten sollte.

Im Status 1 "Heizen" wird eine Rückkopplungssteuerung eingesetzt, um die Men ge an Energie zu modulieren, die überführt wird von der Heizspirale 19 zur Luft. Diese Ausführungsform der Luftbehandlungseinheit 10 verwendet eine Heißwas serheizspirale 19, obwohl Dampf oder elektrisch betriebene Heizelemente eben falls zum Einsatz kommen können. Die Dämpfer 13, 14 und 16 werden derart po sitioniert, daß sie eine minimale Menge an Außenluft zur Verfügung stellen, die erforderlich ist für die Heizung, während das Kühlspiralenventil 27 geschlossen ist. Ein Übergang zum Status 2 tritt ein, nachdem der Ausgang der Steuerung 22 ge sättigt ist in der Nichtheizposition. Die Sättigung wird definiert, wenn die Steuerung in einem vorgegebenen Modus während einer vorbestimmten Zeitperiode ver bleibt, ohne in der Lage zu sein, die Umgebung der zugeordneten Räume adäquat zu steuern. Eine Sättigung kann die Notwendigkeit für einen Übergang in einen anderen Status oder einen Fehlerzustand anzeigen, wie später noch erläutert werden soll. In dem Nichtheizmodus wird eine Sättigung als gegeben angesehen, wenn ein Heizen für eine vorbestimmte Zeitperiode nicht erforderlich ist und die Zufuhrlufttemperatur höher ist als der Sollwert. Beispielsweise kann die vorbe stimmte Zeitperiode gleich der Statusübergangsverzögerung sein, wobei es sich um ein Intervall handelt, welches verstreichen muß nach einem Übergang in den Status 1, bevor ein weiterer Übergang eintreten kann. Die Statusübergangsverzö gerung verhindert eine Oszillation zwischen einem Paar von Zuständen.

Im Status 2 "frei Kühlen" wird eine Rückkopplungssteuerung eingesetzt, um die Position der Luftbehandlungseinheitsdämpfer 13, 14 und 16 zu steuern, um damit die Zufuhrlufttemperatur am Sollwert zu halten. Die Einstellung der Positionen der Dämpfer variiert die relativen Mengen an Außenluft und die Rückfuhrluft in dem Zufuhrluftstrom innerhalb der Leitung 21. Es ist herauszustellen, daß ein gewisses Ausmaß an Außenluft stets in das System eingezogen wird, um frische Luft in den klimatisierten Gebäuderaum einzuführen. Im Status 2 sind die Heizungs- und Kühlspiralenventile 27 und 29 geschlossen. Ein Übergang zurück zum Status 1 tritt ein, nachdem die Steuerung der Dämpfer 13, 14 und 16 sich bei der minima len Außenluftposition während einer Zeitperiode befindet, die gleich ist dem Status der Übergangsverzögerung und die Luftzufuhrtemperatur ist niedriger als der Sollwert. Dieser Zustand zeigt an, daß ein mechanisches Heizen erforderlich ist. Ein Übergang zum Status 3 tritt ein, wenn die Dämpfer 13, 14 und 16 sich in der maximalen Außenluftposition während einer Zeitdauer befinden, die gleich ist der Statusübergangsverzögerung, und die Zufuhrlufttemperatur ist höher als der Soll wert.

Im Status 3 "mechanisches Kühlen mit maximaler Außenluft" wird eine Rück kopplungssteuerung eingesetzt, um den Strom an Kühlwasser zur Kühlspirale zu modulieren, wodurch die Menge an Energie gesteuert wird, die von der Luft abge zogen wird. Der Außenlufteinlaßdämpfer 16 und der Abgasdämpfer 13 werden in die vollständig offene Position eingestellt, der Kreislaufführungsdämpfer ist ge schlossen und das Heizspiralenventil 29 ist geschlossen. Ein Übergang zum Sta tus 2 tritt ein, nachdem das Steuersignal für die mechanische Kühlung gesättigt ist in der Nichtkühlposition während einer Zeitperiode, die gleich ist der Statusüber gangsverzögerung und die Zufuhrlufttemperatur ist geringer als der Sollwert.

Eine Wirtschaftlichkeitslogik wird eingesetzt zur Steuerung eines Übergangs vom Status 3 zum Status 4. Bei dem beispielhaften System wird die Außenlufttempe ratur eingesetzt zur Bestimmung des Übergangspunktes. Ein Übergang zum Sta tus 4 tritt ein, wenn die Außenlufttemperatur höher ist als der Umschaltwert plus die tote Zone, d. h. etwa 0,56°C. Die tote Zone verhindert einen Übergang zwi schen den Zuständen 3 und 4 aufgrund von Hintergrundgeräusch in den Lufttem peratursensorablesungen. Als Alternative zur allein auf der Temperatur basieren den Wirtschaftlichkeitslogik zur Steuerung des Überganges zum Status 4 kann eine auf Enthalpy basierende oder einer kombinierten auf Enthalpy und Tempe ratur basierenden Wirtschaftlichkeitslogik zum Einsatz kommen; wie dies im Stand der Technik hinlänglich bekannt ist.

Der Status 4 "mechanische Kühlung mit Minimumaußenluft" setzt ebenfalls Rück kopplungssteuerung ein, um den Strom an kaltem Wasser zur Kühlspule 18 zu modulieren, wodurch die Menge an Energie gesteuert wird, die von der Luft abge zogen wird. In diesem Fall ist jedoch der Außenlufteinlaßdämpfer 16 auf die Mini mumaußenluftposition eingestellt. Eine Wirtschaftlichkeitslogik wird eingesetzt, um den Übergang zum Status 3 zu bestimmen. Der Übergang tritt ein, wenn die Au ßenlufttemperatur, die durch den Sensor 23 angezeigt wird, geringer ist als der Umschaltwert minus der toten Zone.

Die Steuerung 22 umfaßt auch eine Fehlererfassung, die auf dem laufenden Sta tus oder einem eintretenden Übergang basiert. Das Blockdiagramm gemäß Fig. 3 zeigt die Integrations- oder Fehlererfassung mit dem endlichen Automaten 30. Wie noch im Detail beschrieben wird, kommt die Fehlererfassung in drei Fällen zum Einsatz nämlich (1), wenn ein gewisser Zustand eintritt in einem vorgegebenen Status, (2) wenn ein Statusübergang eintritt, wobei in diesem Punkt Systembe triebsparameter verglichen werden mit einem mathematischen Systemmodell oder (3), wenn genug gültige Sensordaten verfügbar sind, die es ermöglichen, Be triebsparameter für einen vorgegebenen Status zu vergleichen mit einem mathe matischen Systemmodell.

Im ersten Fall wird ein Fehlerzustand erklärt, wenn die Steuerung gesättigt wird in einer Weise, die nicht überholt oder gelöst werden kann durch einen Übergang in einen anderen Status. Dann wird eine Information hinsichtlich des Sättigungszu standes und der Systemausführungsparameter von der Software des endlichen Automaten 30 zu einer Fehleranalysenroutine 32 überführt, wie durch die Linie 34 angegeben ist. Die Fehleranalysenroutine 32, die ausgeführt wird durch die Steue rung 22, bestimmt ob ein Fehler vorliegt, wobei in diesem Fall eine Anzeige dem Systembetreiber zur Verfügung gestellt wird, und die Verfahrenssteuerung kehrt zur Software des endlichen Automaten 30 zurück.

Für den zweiten Fall, wenn ein bestimmter Übergang eintritt, werden Beobachtun gen des HKK-Systembetriebes von dem Programm des endlichen Automaten 30 zu einem Modell geführt, basierend auf der Restwerterzeugungs-Softwareroutine 36, welche die Restwerte bestimmt, basierend auf dem Massen- und Ener giegleichgewicht des Systems. Die Restwerte werden dann zur Fehleranalysen routine 32 geführt. Auch wenn ein Fehler vorhanden ist, kann der endliche Auto mat den Betriebsmodus umschalten, um die Steuerung trotzt des Fehlers auf rechtzuerhalten. D. h., daß die Steuerung in einen Zustand eintritt, der fortfährt, die bestmögliche Steuerung der Gebäudeumgebung aufrechtzuerhalten, trotz des Fehlerzustandes.

Wenn für den dritten Fall unzureichend verläßliche Sensordaten zur Verfügung gestellt werden, werden die Restwerte innerhalb eines laufenden Status bestimmt. Um dies auszuführen, werden Beobachtungen hinsichtlich des HKK-System betriebes von dem Programm des endlichen Automaten 30 zu einem Modell ge führt, basierend auf der Resterzeugungs-Sofwareroutine 36, die die Restwerte bestimmt, basierend auf Massen- und Energiegleichgewichten des Systems. Die Restwerte werden dann zur Fehleranalysenroutine 32 geschickt.

Die Überlegung der Fehlerermittlung ist eine Funktion der Anzahl der Sensoren, die in die Luftbehandlungseinheit 10 eingebaut sind. Es folgt eine Beschreibung von vier Systemen mit unterschiedlichen Typen von Sensoren.

System 1

Betrachtet man eine erste Ausführungsform der Luftbehandlungseinheit 10, wie sie in Fig. 1 wiedergegeben ist, so besitzt diese lediglich den Außenlufttempera tursensor 23 und den Zufuhrlufttemperatursensor 24, jedoch nicht den Rückführ lufttemperatursensor 25. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 2 überwacht der endliche Automat in jedem Status, ob ein Nichtübergangssättigungszustand exi stiert. Im Status 1 wird die Heizspirale 19 gesteuert derart, daß sie die Zufuhrluft temperatur beim Sollwert hält. Die Dämpfer 13, 14 und 16 sind positioniert für eine minimale Außenluft und es gibt kein mechanisches Kühlen, d. h. das Kühlwasser ventil 27 ist geschlossen.

Ein Fehler liegt vor, wenn der Steuerungsausgang in der maximalen Heizposition gesättigt ist, in welcher die Steuerung 22 nicht in der Lage ist, die Luft auf den Temperatursollwert zu erhitzen. Dieser gesättigte Zustand kann resultieren von: Die Heizkapazität des Systems ist zu klein, der Wärmetauscher für die Heizspirale 19 hat sich zugesetzt, ein Heizventil 29 ist verklemmt, das Kühlspiralenventil 27 ist undicht im geschlossenen Zustand, ein Dämpfer ist verklemmt oder die Sollwert temperatur für die Heißwasser- oder Dampfquelle ist zu niedrig. Nachdem festge stellt wurde, daß ein Fehlerzustand existiert, kann die Steuerung eine Fehleran zeige zur Verfügung stellen und die möglichen Ursachen der Bedienungsperson für das HKK-System des Gebäudes auflisten.

Im Status 2 sind die Dämpfer 13, 14 und 16 allein eingesetzt, um die Zufuhrluft temperatur zu steuern. Da kein Heizen oder mechanisches Kühlen erfolgt, führt die Unfähigkeit der Erreichung der Sollwerttemperatur dazu, daß ein Übergang entweder zum Status 1 oder zum Status 3 erfolgt. Dementsprechend kann ein Fehler in diesem Zustand nicht erklärt werden. Es ist zu erwähnen, daß ein Über gang zum Status 3 angezeigt wird unter Verwendung der Nomenklatur β/S, wobei β der Übergangsschaltvorgang und S eine Wirkung ist, die auf den Übergang ein tritt. In diesem Fall ist die Wirkung ein Vergleich der Außen- und Zufuhrlufttempe raturen.

Im Status 3 wird die Kühlspirale 18 gesteuert, um die Zufuhrlufttemperatur beim Sollwert beizubehalten, wobei die Dämpfer 13, 14 und 16 positioniert sind zur Ma ximumaußenluft, die in die Räume eingebracht wird. Offenbar gibt es in diesem Status kein Heizen.

Ein Fehler existiert, wenn der Steuerungsausgang gesättigt ist bei der Maximum kühlposition, so daß er unfähig ist, die Luft hinreichend zu kühlen. Es gibt eine An zahl möglicher Fehler, die diesen Zustand verursachen können: Unzureichende Kühlkapazität, ein zugesetzter Wärmetauscher für die Kühlspirale 18, ein ver klemmtes Kühlspiralenventil 27, das Heizspulenventil 29 ist undicht in der ge schlossenen Position oder die Sollwerttemperatur für die Kühlwasserquelle liegt zu hoch.

Im Status 4 wird eine Kühlspirale 18 gesteuert, um die Zufuhrlufttemperatur auf rechtzuerhalten, wobei die Dämpfer 13, 14 und 16 auf Minimumaußenluft positio niert sind und kein Heizen erfolgt. Ein Fehler existiert im Status 4, wenn die Steue rung gesättigt ist bei der Maximumkühlposition und das System die Luft nicht aus reichend kühlen kann. Die möglichen Gründe für diesen Fehler sind die gleichen wie für den Fehler im Status 3.

Ein Fehler existiert auch im Status 4, wenn die Steuerung gesättigt ist in der Nichtkühlposition, wenn die Außenlufttemperatur höher liegt als der Sollwert für die Zufuhrlufttemperatur. Die höhere Außenlufttemperatur zeigt die Notwendigkeit an für mechanisches Kühlen, aber die Steuerung 22 gibt keinen Kühlbefehl ab. Die einzigen Erklärungen für diesen Modus sind die, daß die Luft unabsichtlich gekühlt wird oder daß ein Sensorfehler vorliegt.

Die Fehlererfassungstechnik untersucht auch Beobachtungen hinsichtlich des HKK-Systembetriebes, die vorgenommen werden während ausgewählter Status übergänge. Die Beobachtungen werden an ein Modell angelegt, basierend auf der Restwerterzeugungs-Softwareroutine 36, die die Restwerte bestimmt, basierend auf einem Energiegleichgewicht des Systems. Die Restwerte zeigen das Ausmaß an, mit welchem die Beobachtungen zum Systembetrieb passen, welcher vorher gesagt wird durch das mathematische Systemmodell. Die Werte der verbleiben den Werte werden dann analysiert, um zu bestimmen, ob ein Fehler vorliegt.

Bei dem beispielhaften System 1, bei welchem Sensoren 23 und 24 nur für die Außen- bzw. Zufuhrlufttemperaturen vorgesehen sind, werden nur Übergänge zwischen den Stadien 2 und 3 zur Fehlererfassung in Betracht gezogen. Wenn somit die Dämpfersteuerung gesättigt ist in der 100% Außenluftposition im Status 2, werden die Außen- und Zufuhrlufttemperaturen aufgezeichnet, bevor ein Über gang zum Status 3 erfolgt. Diese Werte kommen zum Einsatz in einem mathema tischen Modell des Systems in diesen beiden Stadien.

In diesem Modell sollte da Steuersystem nahezu in einem stabilen Zustand sein, wenn das Dämpfersteuersignal in der 100% Außenluftposition gesättigt ist. Nimmt man an, daß das System sich in einem stabilen Zustand befindet und führt man ein Massengleichgewicht aus für die trockene Luft, die das Steuervolumen 28 be tritt und verläßt für die Luftbehandlungseinheit gemäß Fig. 1, ergibt sich folgendes:

wobei _o die Masse der trockenen Luft ist, die in das Steuervolumen 28 von au ßen eindringt und _s die Masse der trockenen Luft, die das Steuervolumen durch die Zufuhrluftleitung verläßt. Die Durchführung eines Massengleichgewichts am Wasserdampf führt zu

dabei ist ω_o, und ω_s das Feuchtigkeitsverhältnis von der Außenluft bzw. der Zu fuhrluft. Setzt man die Gleichung 1 in Gleichung 2 ein ergibt dies:

Die Durchführung eines Energiegleichgewichts am Steuervolumen 28 ergibt bei der Annahme, daß die kinetische und potentielle Energie der Luft, die in das Steu ervolumen eintritt und dieses verläßt, die gleichen sind:

Dabei ist _fan die Arbeit, die ausgeführt wird durch das Gebläse 20, h_c die Enthal py der Luft, die in das Steuervolumen 28 eintritt und h_s die Enthalpy der Luft, die das Steuervolumen verläßt durch die Zufuhrleitung.

Nimmt man an, daß die Luft als ideales Gas angenommen wird bei den Tempe raturen, die man in HKK-Systemen vorfindet, wird die Enthalpy der Luft dargestellt durch:

Dabei ist c_p die spezifische Wärme der Mischung, T die Temperatur und h_go die Enthalpy des Wasserdampfes in dem bezogenen Status. Die spezifische Wärme der Mischung wird bestimmt durch:

Dabei ist c_pa die spezifische Wärme bei einem konstanten Druck der trockenen Luft und c_pw die spezifische Wärme bei einem konstanten Druck des Wasser dampfes. Setzt man die Gleichung 5 in Gleichung 4 ein, ergibt sich folgendes:

Setzt man die Gleichungen 1 und 3 in die Gleichung 7 ein und löst nach einer Temperaturdifferenz auf, ergibt dies

Dabei ist T_o die Temperatur der Luft, die in das Steuervolumen 28 eintritt und T_s die Temperatur der Zufuhrluft, die das Steuervolumen verläßt. Die Temperaturdif ferenz beruht auf der Energie, die von dem Ventilator gewonnen wird.

Die Variablen auf der rechten Seite der Gleichung 8 können geschätzt werden von den Konstruktionsdaten. Unter Einsatz der aufgezeichneten Temperaturen, nach dem der Steuerungsausgang gesättigt ist in der 100% Außenluftposition, wird ein Restwert berechnet durch den Ausdruck:

dabei sind T_s,2 _→ ₃ und T_o,2 _→ ₃ die aufgezeichneten Zufuhr- und Außenlufttemperatu ren im Anschluß an den Übergang von Status 2 zum Status 3 und das Symbol ˆ über den Variablen auf der rechten Seite der Gleichung 8 zeigt den geschätzten Wert an. Der Restwert kann verschieden von Null sein aus einer Anzahl von Gründen: Sensorfehler, Fehler in den geschätzten Werten, Modellfehler oder Re chenfehler.

Verschiedene Verfahren können eingesetzt werden, um Fehler zu ermitteln aus dem r₁ Rest oder anderen Restwerten. Beispielsweise kann ein Fehler eintreten, wenn der Restwert größer ist als ein oberer Schwellenwert oder kleiner ist als ein unterer Schwellenwert. Die speziellen Schwellenwerte werden empirisch bestimmt für jeden bestimmten Typ einer Luftbehandlungseinheit. Bei einem zweiten Feh lererfassungsverfahren werden die Restwerte gespeichert und Statistische Quali tätssteuertechniken kommen zum Einsatz, um zu bestimmen, wann die Zeitserien der Restwerte signifikante Änderungen durchlaufen. Eine signifikante Änderung kann bestimmt werden durch die Ausreißererfassungsverfahren, wie sie beschrie ben werden durch P. J. Rousseeuw et al. Robust Regression and Outlier Detec tion, Wiley Series in Prohability and Mathematical Statistics, John Wiley & Sons, 1987, die Verfahren zur Erfassung abrupter Änderungen sind beschrieben in Basseville and Nikiforov in Detection of Abrupt Changes: Theory and Applications, Prentice Hall Informations and System Science Series, April 1993 oder Verfahren zur statistischen Qualitätssteuerung werden beschrieben in D. C. Montgomery in lntroduction to Statistical Quality Control, 3rd Edition, John Wiley & Sons, August 1996.

Der Übergang vom Status 3 zum Status 2 tritt ein, nachdem das Steuersignal ge sättigt ist in der Nichtkühlposition. Die Zufuhr- und Außenlufttemperaturen werden aufgezeichnet. Dann wird ein Restwert bestimmt aus:

Die Gleichung 10 wurde in einer ähnlichen Weise entwickelt wie die Gleichung 9, die zuvor beschrieben wurde. Dieser auf einem Modell basierende Restwert kommt dann zum Einsatz, um zu bestimmen, wann Fehler eintreten.

Im Status 4 wird die Kühlspirale 18 gesteuert, um die Zufuhrtemperatur beim Soll wert aufrechtzuerhalten. Auch die Außen- und Rückführlufttemperaturen sind hö her als die Zufuhrlufttemperaturen. Dementsprechend wird die Mischlufttemperatur größer sein als die Zufuhrlufttemperatur. Wenn das Steuersignal für die Kühlspi rale 18 gesättigt ist in der Nichtkühlposition, liegt ein Fehler vor. Zwei mögliche Gründe für den Fehler sind, daß das Kühlspiralenventil 18 klemmt in der offenen Position oder eine fehlerhafte Sensorablesung liegt vor. Die Steuerstrategie ist fehlertolerant dahingehend, daß dann, wenn ein Fehler eintritt, die Steuerung vom Status 4 zum Status 1 schaltet, um den Fehler zu korrigieren. Für den Fall, daß ein Kühlspiralenventil klemmt, würde Energie vergeudet, aber die Steuerung der Luftzufuhrtemperatur würde aufrechterhalten. Wenn das Statusübergangsdia gramm keinen Übergang vom Status 4 zum Status 1 besitzt, dann würde die Steuerung für diesen Fehler nicht aufrechterhalten.

System 2

Die Fig. 4 zeigt das Statusübergangsdiagramm für die integrierte Steuerung und Diagnose einer Luftbehandlungseinheit 10 mit einer Luftleitung und Zufuhr-, Au ßen- und Rückführlufttemperatursensoren 23, 24, 25. Die Fehlererfassung für das System 2 ist identisch zu derjenigen gemäß System 1, wie sie zuvor beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß die Übergänge zwischen den Stadien 1 und 2, bei welchen die Zeiten der Minimumfraktion der Außenluft geschätzt wird. Die ge schätzte Minimumfraktion der Außenluft wird verglichen mit dem Konstruktions wert für diesen Parameter.

Gleichungen zur Abschätzung der Minimumfraktion der Außentemperatur werden abgeleitet durch die Bildung eines Massengleichgewichtes für die trockene Luft, die das Steuervolumen 20 betritt und verläßt gemäß Fig. 1, und ergibt:

Dabei ist m_o die Masse der trockenen Rückführluft. Wenn man ein stabiles Ener giegleichgewicht an dem Steuervolumen durchführt, so ergibt sich:

dabei ist h_r die Enthalpy der Rückführluft. Setzt man die Lösung der Gleichung 11 für m_r in die Gleichung 12 ein, so ergibt sich nach einer Umstellung die folgende Gleichung für die Fraktion der Außenluft zur Zufuhrluft:

Die Enthalpy der Luft wird bestimmt aus:

woraus Klimatisieringenieure manchmal die folgende Näherung benutzen:

dabei bestimmt man die Mischluftzufuhr zweier Luftströme. Setzt man die Glei chung 15 in die Gleichung 13 ein, ergibt die Fraktion der Außenluft

Die folgende Gleichung kann zum Einsatz kommen, um die Fraktion der Außenluft () abzuschätzen während des Überganges vom Status 1 zum Status 2:

dabei sind T_s,1 _→ ₂, T_r,1 _→ ₂, T_o,1 _→ ₂ die Zufuhr-, Rückführ- und Außentemperaturen beim Übergang vom Status 1 zum Status 2.

Wenn man ein HKK-System auslegt, wird eine gewünschte Minimumfraktion der Außenluft berechnet, um die Heizerfordernisse zu erreichen. Die aktuelle Fraktion der Außenluft unterscheidet sich normalerweise von der abgeschätzten Fraktion der Außenluft. Wenn sich die angestrebte Minimumfraktion der Außenluft signifi kant von der abgeschätzten. Fraktion der Außenluft unterscheidet, sollte, nachdem man Sensor- und Modellfehler in Betracht gezogen hat, die Fehleranalyse einen Fehlerbefehl abgeben. Der folgende Restwert wird bestimmt aus der angestrebten Minimumfraktion der Außenluft:

Die Fraktion der Außenluft während des Überganges vom Status 2 zum Status 1 kann abgeschätzt werden durch

Dabei sind T_s,2 _→ ₁, T_r,2 _→ ₁ und T_o,2 _→ ₁ die Zufuhr-, Rückführ- und Außentemperaturen während des Überganges vom Status 1 zum Status 2. Das folgende ist ein Rest wert, basierend auf der abgeschätzten Minimumfraktion der Außenluft und der ausgelegten Minimumfraktion der Außenluft:

Die Gleichungen 19 und 20 sind in einer ähnlichen Weise entwickelt worden wie die Gleichungen 17 und 18.

System 3

Die Fig. 5 zeigt ein Statusübergangsdiagramm für die integrierte Steuerung und Diagnose einer Luftbehandlungseinheit 50 mit einer Leitung in Fig. 6 mit Zufuhr-, Misch- und Außenlufttemperatursensoren 23, 28 bzw. 24. Die Fehlererfassung für das System 3 ist identisch zum System 1 mit der Ausnahme des Betriebes in den Stadien 2 und 3 und der Übergänge zwischen den Stadien 2 und 3. Vier zusätzli che Restwerte werden bestimmt für das System 3: Einer wird bestimmt im Status 2, ein weiterer wird bestimmt im Status 3, ein dritter Restwert wird bestimmt wäh rend des Übergangs vom Status 2 zum Status 3 und der letzte Restwert wird be stimmt während des Überganges vom Status 3 zum Status 2.

Der Restwert für den Status 2 wird bestimmt durch die Durchführung eines Mas sen- und Energieausgleichs an den Steuervolumen 40, wiedergegeben in Fig. 6. Der Massenausgleich für trockene Luft und Wasserdampf ergibt

Dabei ist _o die Masse der Mischluft und ω_s das Mischluftfeuchtigkeitsverhältnis. Setzt man die Gleichung 21 in Gleichung 22 ein, ergibt sich:

Bei der Durchführung eines Energieausgleiches am Steuervolumen 40 in Fig. 6 ergibt sich

Gleichung 24 nimmt an, daß die potentielle und die genetische Energie der Luft, die das Steuervolumen betritt bzw. verläßt, die gleichen sind.

Setzt man die Gleichungen 5, 21 und 23 in Gleichung 24 ein, so ergibt sich nach Umstellung:

Die Gleichung 25 gibt an, daß der Temperaturanstieg zwischen dem Zufuhrluft temperatursensor und dem Mischtemperatursensor auf dem Energieeintrag von dem Gebläse ruht.

Im Status 2 sollten die Zufuhr- und Mischlufttemperaturen gemessen werden. Dann wird der Restwert berechnet aus:

dabei sind T_s,2 und T_m,2 Zufuhrluft- und Mischlufttemperaturen im Status 2.

Im Status 3 wird die Kühlspirale 18 gesteuert, um die Zufuhrlufttemperatur beim Sollwert zu halten. Die Dämpfer 13, 14 und 16 sollten positioniert werden, um 100% Außenluft in die Luftbehandlungseinheit 15 eintreten zu lassen ohne Kreis laufführung von Luft in diesem Status. Der Restwert wird bestimmt durch die Durchführung eines Massen- und Energiegleichgewichtes an dem Steuervolumen 42, wiedergegeben in Fig. 6.

Die Durchführung eines Massengleichgewichtes für die trockene Luft, die das Steuervolumen in Fig. 6 betritt und verläßt, ergibt

und die Durchführung eines Massenausgleiches an dem Wasserdampf ergibt

Die Durchführung eines Energieausgleichs an dem Steuervolumen gemäß Fig. 6 führt zu

Die Gleichung 29 nimmt an, daß die kinetische und die potentielle Energie der Luft, die das Steuervolumen betritt und verläßt, gleich ist.

Setzt man die Gleichungen 14, 27 und 28 in die Gleichung 29 ein, ergibt sich:

Die Gleichung 30 besagt, daß die Außenlufttemperatur gleich Mischlufttemperatur sein soll im Status 3. Wegen Sensorfehlern, Modellfehlern oder Rechenfehlern mag die Außenlufttemperatur nicht gleich der Mischlufttemperatur sein. Ein Rest wert für die Fehleranalyse kann bestimmt werden aus:

Drei zusätzliche Restwerte werden bestimmt während des Übergangs vom Status 2 zum Status 3. Einer der Restwerte wird bestimmt aus der Gleichung 9. Die an deren beiden Restwerte werden bestimmt durch die Durchführung eines Massen- und Energiegleichgewichtes für die Steuervolumina 40 und 42, dargestellt in Fig. 6.

Die folgenden Restwerte werden bestimmt von Massen- und Energiegleichge wichten an den Steuervolumina 40 und 42:

Die Gleichung 32 wurde in einer ähnlichen Weise wie die Gleichung 26 entwickelt und die Gleichung 33 wurde in einer ähnlichen Weise wie die Gleichung 31 abge leitet.

Während des Überganges vom Status 3 zum Status 2 werden die folgenden Restwerte abgeleitet, basierend auf Beobachtungen:

Wie bei den früheren Systemen werden die berechneten Restwerte untersucht, um zu bestimmen, ob ein Fehlerzustand vorliegt. Dieses Fehlererfassungsverfah ren kann es umfassen, daß man die Restwerte mit Schwellenwerten vergleicht oder statistische Techniken einsetzt, um zu bestimmen wann die Zeitserien der Restwerte durch eine signifikante Änderung gehen.

System 4

Die Fig. 7 zeigt das Statusübergangsdiagramm für die Steuerung einer Luftbe handlungseinheit 50 entsprechend der Fig. 6 mit Außen-, Zufuhr-, Rückführ- und Mischlufttemperatursensoren 23, 24, 25 bzw. 28.

In Status 1 dieses Systems wird die Zufuhrlufttemperatur aufrechterhalten durch Steuerung der Heizspirale 19 und Überprüfung des Sättigungsstatus des Heiz steuersignals. Ein Fehler liegt vor, wenn das Heizsteuersignal gesättigt ist in der Maximumheizposition. Ein Abschätzen der Fraktion der Außenluft wird bestimmt aus den Rückführ-, Außen- und Mischlufttemperaturablesungen. Zur Abschätzung der Fraktion der Außenluft werden Massen- und Energiegleichgewichte ausgeführt an dem Steuervolumen 42, dargestellt in Fig. 6. Die Durchführung eines Mas sengleichgewichts an der trockenen Luft und Wasserdampf ergibt:

Durchführung eines Energiegleichgewichts führt zu

Setzt man die Gleichungen 36 und 15 in Gleichung 37 ein und löst diese nach der Fraktion der Außenluft zur Mischluft auf, so ergibt sich:

Im Status 1 sind die Dämpfer so positioniert, daß die minimale Menge an Außen luft für die Heizung erforderlich ist. Ein HKKS-Ingenieur kann herkömmliche Ver fahren einsetzen, um die angestrebte Minimumfraktion der Außenluft in der Zu fuhrluftleitung 21 zu bestimmen. Unter Einsatz dieser Minimumfraktion an Außen luft und den gemessenen Temperaturen in der Rückführluftleitung 11, der Außen luftleitung 46 und der Mischluftleitung 48 läßt sich der folgende Restwert bestim men:

Im Status 2 des Systems 4 werden die Dämpfer 13, 14 und 16 so moduliert, daß die Zufuhrlufttemperatur gesteuert wird. Die Gleichung 26 kommt zum Einsatz, um den Restwert r₅ zu bestimmen, wie dies zuvor beschrieben worden ist, und ein anderer Restwert wird bestimmt aus der Gleichung

Die Gleichung 40 wurde entwickelt in einer ähnlichen Weise wie die Gleichung 39. Im Status 3 werden die Dämpfer 13, 14 und 16 so positioniert, daß 100% Außen luft in die Luftbehandlungseinheit 50 eingeführt wird. Die Kühlspirale 18 kommt zum Einsatz zur Steuerung der Zufuhrlufttemperatur. Wenn die Kühlspirale 18 ge sättigt wird in der maximalen Kühlposition, liegt ein Fehler vor. Ein Fehler liegt auch vor, wenn der Restwert r₅ bestimmt aus der Gleichung 31 einer signifikanten Änderung unterliegt.

Im Status 4 sind die Dämpfer 13, 14 und 16 so positioniert, daß ein minimales Ausmaß an Außenluft für die Heizung erforderlich ist und die Kühlspirale 18 kommt zum Einsatz, um die Luftzufuhrtemperatur an dem gewünschten Sollwert zu halten. Ein Fehler liegt vor, wenn das Steuersignal für die Kühlspirale 18 gesät tigt wird entweder in der maximalen Kühlposition oder in der Nichtkühlposition. Zusätzlich wird ein Restwert r₁₃ bestimmt in diesem Status entsprechend dem fol genden Ausdruck:

Es wird erwartet, daß die Änderungen der Fest werte r₁₁, r₁₂ und r₁₃ unterschiedlich sind, da der Nenner des Terms auf der rechten Seite der Restwertgleichungen sich ändert.

Andere Restwerte werden erzeugt während ausgewählter Statusübergänge im System 4. Während des Überganges vom Status 1 zum Status 2 bestimmen wir den Restwert r₃ mit der Gleichung 18. Der Übergang vom Status 2 zum Status 1 führt zum Restwert r₄, der bestimmt wird nach der Gleichung 20. Während des Überganges vom Status 2 zum Status 3 werden drei Restwerte r₁, r₇ und r₈ be rechnet durch die Gleichungen 9, 32 bzw. 33. Ein Übergang vom Status 3 zum Status 2 erzeugt Restwerte r₂, r₉ und r₁₀unter Einsatz der Gleichungen 10, 34 bzw. 35.

Claims

1. Endliche Automatensteuerung für ein Heiz-, Kühl- und Klimatisierungssy stem (HKK-System) für ein Gebäude, wobei die endliche Automatensteue rung eine Mehrzahl von Stadien einnimmt und einen Übergang ausführt zwischen den Stadien auf den Eintritt vorbestimmter Zustände hin, wobei das Fehlererfassungsverfahren die folgenden Merkmale umfaßt nämlich:
Sammeln von Betriebsdaten hinsichtlich der Betriebseigenschaften des HKK-Systems,
Auswerten der Betriebsdaten hinsichtlich vorbestimmter Kriterien für einen laufenden Status, in welchem die endliche Automatensteuerung arbeitet für einen vorgegebenen Übergang, der eingetreten ist, und
Bestimmen, basierend auf dem Auswertungsschritt, ob ein Fehlerzustand vorliegt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbe stimmten Kriterien anzeigen, daß die Steuerung des HKK-Systems im lau fenden Status gesättigt wurde.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbe stimmten Kriterien anzeigen, daß die Steuerung des HKK-Systems im lau fenden Status gesättigt wurde und die Sättigung nicht überbrückt werden kann durch einen Übergang in einen anderen Status.

4. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Auswertung der Betriebsdaten durchgeführt wird, wenn ein vorbestimmter Übergang eintritt zwischen den Stadien und die Be triebseigenschaften des HKK-Systems verglichen mit einem mathemati schen Systemmodell des HKK-Systems.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswer tung der Betriebsdaten durchgeführt wird, wenn ein vorbestimmter Über gang zwischen den Stadien eintritt und die folgenden Merkmale umfaßt nämlich:
Vergleichen der Betriebseigenschaften des HKK-Systems mit einem ma thematischen Systemmodell des HKK-Systems zur Ableitung eines Rest wertes und
Erklären eines Fehlerzustandes in Abhängigkeit von dem Restwert.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Restwert einen numerischen Wert besitzt und der Fehlerzustand erklärt wird in Ab hängigkeit von der Größenordnung des numerischen Wertes.

7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerzu stand erklärt wird in Abhängigkeit von der Erfassung einer vorbestimmten Änderung in dem Restwert.

8. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerzu stand erklärt wird in Abhängigkeit von der Erfassung einer abrupten Ände rung in dem Restwert.

9. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Restwert eine Funktion mindestens zweier der folgenden Temperaturen ist, nämlich der Lufttemperatur außerhalb des Gebäudes, der Temperatur der durch das HKK-System zugeführten Luft, der Temperatur der Luft, die von einem Raum des Gebäudes zum HKK-System zurückgeführt wird und der Tempe ratur einer Mischung der Luft von außerhalb des Gebäudes und der Luft, die zum HKK-System zurückgeführt wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Restwert abgeleitet wird von einem Massengleichgewicht für trockene Luft, die in ei nen Raum des Gebäudes eintritt und diesen verläßt, gesteuert durch das HKK-System.

11. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Restwert eine Funktion einer Fraktion der Außenluft ist, die eingesetzt wird durch das HKK-System.

12. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Restwert abgeleitet wird von einem Energiegleichgewicht für Luft, die in das HKK- System eintritt und dieses verläßt.

13. Endliche Automatensteuerung für ein Heiz-, Ventilier- und Klimatisiersystem (HKK-System) für ein Gebäude, bei welchem die endliche Automatensteue rung eine Mehrzahl von Stadien einnimmt und Übergänge zwischen den Stadien vornimmt auf das Eintreten vorbestimmter Zustände hin, wobei das Fehlererfassungsverfahren die folgenden Schritte umfaßt nämlich:
Sammeln von Betriebsdaten hinsichtlich der Betriebseigenschaften des HKK-Systems in einem vorgegebenen Status,
Erfassen, wenn die Steuerung des HKK-Systems gesättigt wird, in einem vorgegebenen Status, wobei die Sättigung nicht überbrückt werden kann durch einen Übergang in einen anderen Status und
Abgeben eines Signals, welches den Eintritt eines Fehlerzustandes anzeigt.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeige für mögliche Gründe des Fehlerzustandes angegeben wird.

15. Integrierte Steuerungs- und Fehlererfassung für ein Heiz-, Kühl- und Klima tisiersystem (HKK-System) für ein Gebäude, gekennzeichnet durch die fol genden Schritte:
Sammeln von Betriebsdaten hinsichtlich der Betriebseigenschaften des HKK-Systems in dem vorgegebenen Status,
gelegentliches Vergleichen der Betriebseigenschaften des HKK-Systems mit einem Modell der HKK-Systembetriebseigenschaften und
Erklären eines Fehlerzustandes in Abhängigkeit von den Ergebnissen des Vergleichens.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das gele gentliche Vergleichen durchgeführt wird in Abhängigkeit vom Eintreten ei nes Überganges.

17. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das gele gentliche Vergleichen einen Restwert ergibt und der Fehlerzustand erklärt wird in Abhängigkeit von dem Wert des Restwertes.

18. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehler zustand erklärt wird in Abhängigkeit von der Erfassung einer vorbestimmten Änderung im Restwert.

19. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehler zustand erklärt wird in Abhängigkeit von der Erfassung einer abrupten Än derung im Restwert.

20. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Restwert eine Funktion von mindestens zwei Temperaturen der folgenden Tempera turen ist, nämlich der Temperatur der Luft außerhalb des Gebäudes, der Temperatur der Luft, die durch das HKK-System zugeführt wird, der Tem peratur der Luft, die von einem Raum des Gebäudes zum HKK-System zu rückgeführt wird und der Temperatur einer Mischung der Luft von außerhalb des Gebäudes und der Luft, die zum HKK-System zurückgeführt wird.

21. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Restwert abgeleitet wird von einem Massengleichgewicht für trockene Luft, die in ei nen Raum innerhalb des Gebäudes eintritt und diesen verläßt, gesteuert durch das HKK-System.

22. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Restwert eine Funktion einer Fraktion der Außenluft ist, die von dem HKK-System eingesetzt wird.

23. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Restwert abgeleitet wird von einem Energiegleichgewicht für die Luft, die in das HKK- System eintritt und dieses verläßt.

24. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Anzeige möglicher Gründe für den Fehlerzustand vorsieht.