DE102014107553B3 - Method for controlling a device for air humidification and device for air humidification - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Vorrichtung zur Luftbefeuchtung mit einem mittels eines Heizelements beheizbaren Kessel für eine zu verdampfende Flüssigkeit, welcher ein Dampfventil aufweist, durch welches Dampf aus dem Kessel in einen Raum abgegeben werden kann, wobei der Kessel in einem Bereich, welcher bei im Betrieb üblicher Befüllung des Kessels mit Flüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitspegels angeordnet ist, mit einer ersten Steigleitung verbunden ist und in dem Kessel eine Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit angeordnet ist mit den Schritten a) bei in dem Kessel mindestens bis zu einem vorgegebenen oberen Füllstand eingefüllter Flüssigkeit Schließen des Dampfventils, b) Einschalten des Heizelements und Aufheizen der Flüssigkeit, wodurch ein Dampfdruck entsteht, welcher Flüssigkeit aus dem Kessel in die Steigleitung drückt, c) Abschalten des Heizelements, sobald ein vorgegebener unterer Füllstand in dem Kessel unterschritten wird, d) Ermittlung der Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements und Ermittlung der Zeitdauer zwischen Einschalten des Heizelements und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist, e) Ermitteln einer Grundlast der Vorrichtung aus dem Verhältnis von Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements und Zeitdauer zwischen Einschalten des Heizelements und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Luftbefeuchtung, insbesondere eines Klimaschranks.The invention relates to a method for controlling a device for humidification with a heated by a heating element boiler for a liquid to be evaporated, which has a steam valve, through which steam can be discharged from the boiler into a room, the boiler in a region which is arranged in the usual operation filling the boiler with liquid below the liquid level, is connected to a first riser and in the boiler, a device for determining the liquid level is arranged with the steps a) in the boiler at least up to a predetermined upper Level of filled liquid Closing of the steam valve, b) switching on the heating element and heating up the liquid, creating a vapor pressure that pushes liquid from the boiler into the riser, c) switching off the heating element as soon as a given lower level in the boiler is exceeded d) determining the time duration between switching on and switching off the heating element and determining the time duration between switching on of the heating element and the time at which the predetermined upper filling level is reached again after switching off the heating element, e) determining a base load of the device from the Ratio of time between switching on and off of the heating element and time between switching on of the heating element and the time at which after reaching the heating element, the predetermined upper level is reached again. Furthermore, the invention relates to a device for humidification, in particular a climatic cabinet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Vorrichtung zur Luftbefeuchtung sowie eine Vorrichtung zur Luftbefeuchtung.The invention relates to a method for controlling a device for humidification and a device for humidification.
Bekannt sind Vorrichtungen zur Luftbefeuchtung, mittels welchen einem Raum, beispielsweise einem Raum eines Klima- oder Umweltsimulationsschrankes, Dampf zugeführt werden kann, um eine gewünschte Luftfeuchte in dem Raum zu realisieren. Auf ein Anforderungssignal hin soll die Luftfeuchte in dem Raum einen bestimmten Wert erreichen, wünschenswerterweise in möglichst kurzer Zeit. Wünschenswert ist es dabei, dass Dampf in ausreichender Menge zur Verfügung gestellt werden kann, um schnelle Anstiege im Feuchtesollwert realisieren zu können oder Verluste an Feuchtigkeit, beispielsweise bei Öffnung der Tür, in kurzer Zeit kompensieren zu können.Devices are known for humidification, by means of which a room, such as a room of a climate or environmental simulation cabinet, steam can be supplied to realize a desired humidity in the room. In response to a request signal, the air humidity in the room should reach a certain value, desirably in the shortest possible time. It is desirable in this case that steam can be made available in sufficient quantity in order to be able to realize rapid increases in the desired humidity value or to be able to compensate for losses in moisture, for example when the door is opened, in a short time.
Eine derartige Vorrichtung zur Luftbefeuchtung wird in der Regel im Dauerbetrieb betrieben, wobei eine hohe Lebensdauer wünschenswert ist. Weiterhin ist ein einfacher Aufbau mit möglichst wenigen Komponenten anzustreben, um die Ausfallwahrscheinlichkeit zu senken.Such a device for humidification is usually operated in continuous operation, with a long life is desirable. Furthermore, a simple structure with as few components as possible in order to reduce the probability of failure.
Bekannt sind Vorrichtungen zur Luftbefeuchtung, in welchen in einem geschlossenen Kessel eine Flüssigkeit verdampft wird, aus welchem bei Bedarf Dampf in die Kammer überführt werden kann. Dabei entsteht in dem Kessel jedoch ein hoher Überdruck an Dampf. Da ein derartiges System mit Überdruck arbeitet, sind aufwendige Zulassungen für derartige Vorrichtungen erforderlich.Devices are known for humidification in which a liquid is evaporated in a closed vessel, from which steam can be transferred into the chamber if necessary. However, this creates a high overpressure of steam in the boiler. Since such a system works with excess pressure, complex approvals for such devices are required.
Drucklose Systeme, also Systeme, welche nicht vollständig geschlossen sind und in welchen kein Überdruck oder lediglich geringe Drücke, beispielsweise von weniger als 0,1 bar, herrschen können, sind oft zu bevorzugen, da die Zulassungen für derartige Systeme oft weniger Aufwand erfordern.Non-pressurized systems, that is systems which are not completely closed and in which no overpressure or only low pressures, for example of less than 0.1 bar, can prevail, are often to be preferred, since the approvals for such systems often require less effort.
Ein im Wesentlichen druckloses System offenbart die
Als weiterer Stand der Technik werden die
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Luftbefeuchtung, welche insbesondere einen mittels eines Heizelements beheizbaren Kessel für eine zu verdampfende Flüssigkeit aufweist, welche ein Dampfventil aufweist, durch welches Dampf aus dem Kessel in einen Raum abgegeben werden kann, weiterzuentwickeln, insbesondere dahingehend, dass ein einfacher Aufbau erreicht wird. Weiterhin besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Vorrichtung zur Luftbefeuchtung anzugeben, mit welchem in möglichst energiesparender Weise der Energieverlust einer derartigen Vorrichtung während des Betriebs bestimmt und kompensiert werden kann.The object of the invention is to develop a device for air humidification, which in particular has a heatable by a heating element boiler for a liquid to be evaporated, which has a steam valve, through which steam can be discharged from the boiler into a room, to further develop, in particular to that a simple structure is achieved. Furthermore, the object of the invention is to provide a method for controlling such a device for humidification, with which in the most energy-efficient manner, the energy loss of such a device during operation can be determined and compensated.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Ansteuerung einer Vorrichtung zur Luftbefeuchtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Luftbefeuchtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.The object of the invention is achieved by a method for controlling a device for humidification with the features of patent claim 1 and a device for humidification with the features of claim 11.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung einer Vorrichtung zur Luftbefeuchtung mit einem mittels eines Heizelements beheizbaren Kessel für eine zu verdampfende Flüssigkeit, welcher ein Dampfventil aufweist, durch welches Dampf aus dem Kessel in einen Raum abgegeben werden kann, wobei der Kessel in einem Bereich, welcher bei im Betrieb üblicher Befüllung des Kessels mit Flüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitspegels angeordnet ist, mit einer ersten Steigleitung verbunden ist, und in dem Kessel eine Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit angeordnet ist, weist die folgenden Schritte auf: Schritt a): Bei in dem Kessel mindestens bis zu einem vorgegebenen oberen Füllstand eingefüllter Flüssigkeit, vorzugsweise bis zu einem vorgegebenen oberen Füllstand eingefüllter Flüssigkeit, wird das Dampfventil geschlossen. Anschließend wird in Schritt b) das Heizelement eingeschaltet und die Flüssigkeit aufgeheizt, wodurch ein Dampfdruck entsteht, welcher Flüssigkeit aus dem Kessel in die Steigleitung drückt. In Schritt c) wird, sobald ein vorgegebener unterer Füllstand in dem Kessel unterschritten wird, das Heizelement abgeschaltet. Gemäß Schritt d) wird die Zeitdauer zwischen dem Einschalten und dem Abschalten des Heizelements sowie die Zeitdauer zwischen dem Einschalten des Heizelements und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist, ermittelt. Anschließend wird in Schritt e) eine Grundlast der Vorrichtung aus dem Verhältnis von Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements und Zeitdauer zwischen Einschalten des Heizelements und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist, ermittelt.The inventive method for controlling a device for humidification with a heated by a heating element boiler for a liquid to be evaporated, which has a steam valve through which steam can be discharged from the boiler in a room, wherein the boiler in a region which in at Operating conventional filling of the boiler with liquid is arranged below the liquid level, is connected to a first riser, and in the boiler, a device for determining the level of the liquid is arranged, comprises the following steps: Step a): In the boiler at least up to a predetermined upper level filled liquid, preferably up to a predetermined upper level filled liquid, the steam valve is closed. Subsequently, in step b), the heating element is switched on and the liquid heated, whereby a vapor pressure is created, which presses liquid from the boiler into the riser. In step c), as soon as a predetermined lower level in the boiler is exceeded, the heating element is switched off. According to step d), the time between the switching on and the switching off of the heating element and the time duration between the switching on of the heating element and the time at which after switching off the heating element of the predetermined upper level is reached again determined. Subsequently, in step e), a base load of the device is determined from the ratio of time between switching on and switching off of the heating element and time between switching on of the heating element and the time at which the predetermined upper filling level is reached again after switching off the heating element.
Die Grundlast entspricht dabei dem Wärmeverlust der Vorrichtung bzw. der Heizlast, die zur Kompensation des Wärmeverlustes der Vorrichtung nötig ist. Durch das abwechselnde Ein- und Ausschalten des Heizelements sowie Überführen von Flüssigkeit aus dem Kessel in die Steigleitung beim Aufheizen und beim Abkühlen Rückfluss der Flüssigkeit aus der Steigleitung in den Kessel kann die Flüssigkeit in dem Kessel in etwa am Siedepunkt gehalten werden, ohne dass ein hoher Überdruck in dem Kessel entsteht. Durch die Steigleitung ist ein offenes System bereitgestellt, welches somit im Wesentlichen drucklos arbeitet und daher vereinfachten Zulassungsbedingungen unterliegt. Durch die Ermittlung der Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten einerseits und der Zeitdauer zwischen Einschalten des Heizelements und dem Zeitpunkt, zu welchem nach dem Abschalten des Heizelements der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht ist, sowie der anschließenden Verhältnisbildung kann auf einfache Art und Weise die Grundlast der Vorrichtung ermittelt werden und zur effizienten und energiesparenden Ansteuerung der Vorrichtung eingesetzt werden.The base load corresponds to the heat loss of the device or the heating load, which is necessary to compensate for the heat loss of the device. By alternately switching the heating element on and off as well as transferring liquid from the boiler into the riser during heating and cooling down the liquid from the riser into the boiler, the liquid in the boiler can be kept at approximately the boiling point without a high Overpressure in the boiler is created. Through the riser an open system is provided, which thus operates essentially without pressure and therefore subject to simplified approval conditions. By determining the time duration between switching on and off on the one hand and the time between switching on of the heating element and the time at which after reaching the heating element, the predetermined upper level is reached again, and the subsequent ratio formation can in a simple manner, the base load of the device be determined and used for efficient and energy-efficient control of the device.
Vorteilhafterweise wird als Flüssigkeit Wasser verwendet.Advantageously, water is used as the liquid.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in einem Bereitschaftsmodus die Schritte b) und c), vorzugsweise die Schritte b) bis e) mehrmals wiederholt werden, solange der Bereitschaftsmodus andauert. In dem Bereitschaftsmodus, in welchem das Dampfventil geschlossen ist, wird im Kessel somit zyklisch ein minimaler Druck aufgebaut. Der Überdruck im Kessel wird indirekt über den Füllstand im Kessel ermittelt. Bei geschlossenem Dampfventil wird solange geheizt, bis durch den Druckanstieg im Kessel so viel Flüssigkeit in das Steigrohr gedrückt ist, dass der untere Füllstand in dem Kessel unterschritten wird. Anschließend kühlt der Kessel auf Grund von Wärmeverlusten wieder ab und die Flüssigkeit kann aus dem Steigrohr wieder zurück in den Kessel fließen. Nach Erreichen des ursprünglichen oberen Füllstands wird das Heizelement wieder aktiviert und die Flüssigkeit erneut aufgeheizt. Der Wärmeverlust der Vorrichtung zur Luftbefeuchtung kann in dem Bereitschaftsmodus aus der mittleren Heizleistung ermittelt werden dadurch, dass die prozentuale Einschaltdauer des Heizelements bezogen auf die Dauer eines Zyklus, d. h. die Zeitdauer zwischen zwei Einschaltzeitpunkten, ausgewertet wird. Da diese prozentuale Einschaltdauer der Grundlast der Vorrichtung entspricht, ist es dadurch möglich, den Kessel auf der Siedetemperatur zu halten.A particularly preferred embodiment of the invention provides that in a standby mode, steps b) and c), preferably steps b) to e), are repeated several times, as long as the standby mode continues. In the standby mode, in which the steam valve is closed, a minimum pressure is cyclically built up in the boiler. The overpressure in the boiler is determined indirectly via the level in the boiler. When the steam valve is closed, it is heated until the pressure rises in the boiler so much liquid is forced into the riser that the lower level in the boiler is undershot. Subsequently, the boiler cools down again due to heat losses and the liquid can flow back out of the riser pipe back into the boiler. After reaching the original upper level, the heating element is reactivated and the liquid is reheated. The heat loss of the humidification device can be determined in the standby mode from the average heating power, characterized in that the percentage duty cycle of the heating element based on the duration of a cycle, ie. H. the time between two switch-on, is evaluated. Since this percentage duty cycle corresponds to the base load of the device, this makes it possible to keep the boiler at the boiling point.
In dem Bereitschaftsmodus kann das Heizelement mit der Grundlast aber auch mit jeder beliebigen anderen Heizlast betrieben werden, vorzugsweise einer Heizlast, welche höher ist als die Grundlast, beispielsweise einem Vielfachen der Grundlast. Je höher die Heizlast ist, desto kürzer sind in der Regel die Zyklen.In the standby mode, the heating element can be operated with the base load but also with any other heating load, preferably a heating load, which is higher than the base load, for example, a multiple of the base load. The higher the heat load, the shorter the cycles are usually.
Vorteilhafterweise wird in einem Betriebsmodus das Dampfventil geöffnet und das Heizelement mit der zuletzt ermittelten Grundlast zuzüglich einer aus einem Anforderungssignal ermittelten Heizlast betrieben. Das Anforderungssignal wird vorteilhafterweise von einer Steuervorrichtung bereitgestellt, an welcher der Benutzer beispielsweise eingestellt hat, welche Feuchte in dem Raum herrschen soll. Sobald die Feuchte in dem Raum von dem gewünschten Wert abweicht und diesen insbesondere unterschreitet, wird die Vorrichtung in einen Betriebsmodus überführt und das Dampfventil geöffnet. Wird das Heizelement lediglich mit der zuletzt ermittelten Grundlast ermittelt, wird die Flüssigkeit in dem Kessel am Siedepunkt gehalten, aber nahezu kein Dampf erzeugt. Um Dampf zu erzeugen, wird daher das Heizelement mit der zuletzt ermittelten Grundlast zuzüglich einer aus dem Anforderungssignal ermittelten Heizlast betrieben.Advantageously, the steam valve is opened in an operating mode and the heating element is operated with the last determined base load plus a heat load determined from a request signal. The request signal is advantageously provided by a control device, on which the user has set, for example, what humidity should prevail in the room. As soon as the humidity in the room deviates from the desired value and in particular falls below it, the apparatus is put into an operating mode and the steam valve is opened. If the heating element is determined only with the last determined base load, the liquid is kept in the boiler at the boiling point, but almost no steam generated. In order to generate steam, therefore, the heating element is operated with the last determined base load plus a determined from the request signal heating load.
Vorteilhafterweise wird ein Betriebsmodus bei Vorliegen eines Anforderungssignals eingeschaltet und in einen Bereitschaftsmodus gewechselt, wenn über eine vorgegebene Zeitdauer kein weiteres Anforderungssignal eingegangen ist.Advantageously, an operating mode is switched on in the presence of a request signal and changed to a standby mode when no further request signal has been received for a predetermined period of time.
Vorteilhafterweise werden die Schritte a) bis e) beim Einschalten der Vorrichtung durchgeführt und vorzugsweise die Schritte b) bis e) vorteilhafterweise mehrmals wiederholt, um beim Einschalten der Vorrichtung die Grundlast der Vorrichtung zu ermitteln, um diese zur weiteren Ansteuerung der Vorrichtung verwenden zu können.Advantageously, steps a) to e) are carried out when the device is switched on and preferably steps b) to e) are advantageously repeated several times in order to determine the base load of the device when the device is switched on so that it can be used for further activation of the device.
Beim wiederholten Durchführen der Schritte b) bis e) wird vorteilhafterweise ein gemittelter Wert für die Grundlast bestimmt, um die Genauigkeit der Bestimmung der Grundlast zu erhöhen. Insbesondere ist darauf zu achten, dass, falls der Flüssigkeitspegel in dem ersten Zyklus, in welchem das Heizelement eingeschaltet wird, in dem Kessel nicht genau bei dem oberen Füllstand sondern oberhalb des oberen Füllstands liegt, der in diesem Zyklus bestimmte Wert für die Grundlast nicht oder erst ab Erreichen des oberen Füllstands berücksichtigt wird, da dieser die Bestimmung der Grundlast ansonsten verfälschen könnte.Repeatedly performing steps b) to e), an average value for the base load is advantageously determined in order to increase the accuracy of the determination of the base load. In particular, care should be taken that, if the liquid level in the first cycle in which the heating element is switched on is not exactly at the upper level but above the upper level in the boiler, the value for the base load determined in this cycle is not or is considered only from reaching the upper level because otherwise this could distort the determination of the base load.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass vor, während oder nach den Schritten b) bis e) die Umgebungstemperatur bestimmt und mit der in Schritt e) ermittelten Grundlast verknüpft wird, beispielsweise durch gemeinsames Abspeichern oder sonstiges Hinterlegen. Da die Grundlast von der Umgebungstemperatur abhängig ist, wird es dadurch ermöglicht, die Umgebungstemperatur in die Steuerung mit einzubeziehen und bei Betrieb der Vorrichtung beispielsweise bei anderen Umgebungstemperaturen die Grundlast, die zum Betriebsmodus nötig wäre, entsprechend anzupassen.A particularly preferred development of the invention provides that the ambient temperature is determined before, during or after steps b) to e) and linked to the base load ascertained in step e), for example by joint storage or other storage. Since the base load is dependent on the ambient temperature, it is thereby made possible to include the ambient temperature in the control and, when operating the device, for example at other ambient temperatures, adjust the base load that would be required for the operating mode.
Daher wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung während des Betriebsmodus die Umgebungstemperatur ermittelt und bei Abweichung zwischen der ermittelten Umgebungstemperatur und der mit der anzuwendenden Grundlast verknüpften Umgebungstemperatur die anzuwendende Grundlast an die ermittelte Umgebungstemperatur angepasst. Beispielsweise kann eine derartige Anpassung dadurch erfolgen, dass mithilfe der Umgebungstemperatur die ermittelte Grundlast auf eine Referenzumgebungstemperatur normiert und die normierte Grundlast gespeichert wird.Therefore, according to a preferred embodiment of the invention during the operating mode, the ambient temperature is determined and adjusted in case of deviation between the determined ambient temperature and the associated with the applied base load ambient temperature, the applied base load to the determined ambient temperature. For example, such an adaptation can take place in that, with the aid of the ambient temperature, the determined base load is normalized to a reference ambient temperature and the normalized base load is stored.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit als Schwimmerschalter ausgebildet. Schwimmerschalter weisen eine Hysterese zwischen dem Einschaltpunkt und dem Ausschaltpunkt auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Einschaltpunkt mit dem oberen Füllstand und der Ausschaltpunkt mit dem unteren Füllstand korreliert, sodass ein einziger Schwimmerschalter zur Überwachung des Füllstands in dem Kessel ausreichend ist und gleichzeitig das Heizelement entsprechend schalten kann.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the device for determining the level of the liquid is designed as a float switch. Float switches have a hysteresis between the switch-on point and the switch-off point. According to the present invention, the switch-on point is correlated with the upper level and the switch-off point with the lower level, so that a single float switch for monitoring the level in the boiler is sufficient and at the same time can switch the heating element accordingly.
Vorteilhafterweise wird in einem Spülmodus das Dampfventil geschlossen und ein Zulaufventil zu dem Kessel geöffnet, durch welches Flüssigkeit in den Kessel gefüllt wird, sodass Flüssigkeit durch die erste Steigleitung aus dem Kessel herausgedrückt wird. Dabei wird der Spülmodus vorzugsweise bei ausgeschaltetem Heizelement durchgeführt. Bei längerem Betrieb einer Vorrichtung zur Luftbefeuchtung verdampft Flüssigkeit in dem Kessel und der Flüssigkeitsdampf wird über das Ventil in die Kammer abgeführt. Verunreinigungen der Flüssigkeit bleiben jedoch in dem Kessel zurück. Dadurch reichert sich die in dem Kessel verbleibende Flüssigkeit im Laufe des Betriebs mit Verunreinigungen an. Durch die Steigleitung wird ein Spülmodus ermöglicht, ohne dass Spülventile, welche temperaturbeständig sein müssen, direkt am Heizkessel vorzusehen sind. Im Spülmodus wird über ein Zulaufventil Flüssigkeit nachgefüllt, und zwar nicht nur soviel, dass der vorgegebene obere Füllstand wieder erreicht wird, sondern zusätzlich Flüssigkeit darüber hinaus, sodass Flüssigkeit durch die erste Steigleitung aus dem Kessel herausgedrückt wird. Dadurch, dass Flüssigkeit mit einem geringeren Anteil an Verunreinigungen nachgefüllt wird, wird das Kesselwasser verdünnt und Verunreinigungen über die Steigleitung abgeführt.Advantageously, in a purge mode, the steam valve is closed and an inlet valve is opened to the vessel, through which liquid is filled into the vessel so that liquid is forced out of the vessel through the first riser. In this case, the rinsing mode is preferably carried out when the heating element is switched off. During prolonged operation of a device for humidification liquid evaporates in the boiler and the liquid vapor is discharged through the valve into the chamber. Contaminants of the liquid, however, remain in the boiler. As a result, the remaining liquid in the boiler accumulates in the course of operation with impurities. The riser allows a purge mode without having to provide purge valves that are temperature resistant directly on the boiler. In the purge mode, fluid is replenished via an inlet valve, not only enough to reach the specified upper level, but additional liquid beyond, so that fluid is forced out of the vessel through the first riser. As a result of refilling liquid with a lower proportion of impurities, the boiler water is diluted and impurities are removed via the riser.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Luftbefeuchtung, insbesondere eines Klimaschranks, mit einem mittels eines Heizelements beheizbaren Kessel für eine zu verdampfende Flüssigkeit, welche ein Dampfventil aufweist, durch welches Dampf aus dem Kessel in einen Raum abgegeben werden kann, zeichnet sich dadurch aus, dass der Kessel in einem Bereich, welcher bei in Betrieb üblicher Befüllung des Kessels mit Flüssigkeit unterhalb des Flüssigkeitspegels angeordnet ist, mit einer ersten Steigleitung verbunden ist, wobei in der Anordnung aus Kessel und Steigleitung nur in dem Kessel eine Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit angeordnet ist. Eine derartige Vorrichtung weist eine geringe Zahl von Komponenten auf und ist dadurch einfach und kostengünstig herzustellen sowie wenig anfällig gegen Ausfälle. Mittels der Steigleitung wird ein im Wesentlichen druckloses System bereitgestellt. Die Anordnung der Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit in dem Kessel weist den Vorteil auf, dass mittels einer einzigen Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit einerseits der absolute Füllstand und andererseits die Differenz zwischen einem oberen und einem unteren Füllstand ermittelt werden kann, so dass sowohl der Flüssigkeitszulauf in den Kessel als auch das Ein- und Ausschalten des Heizelements steuerbar ist.The inventive device for air humidification, in particular a climatic cabinet, with a heatable by a heating boiler for a liquid to be evaporated, which has a steam valve, through which steam can be discharged from the boiler into a room, characterized in that the boiler in an area, which is arranged in operation in the usual liquid filling the boiler below the liquid level, is connected to a first riser, wherein in the arrangement of boiler and riser only in the boiler, a device for determining the level of the liquid is arranged. Such a device has a small number of components and is therefore simple and inexpensive to manufacture and less prone to failure. By means of the riser, a substantially pressureless system is provided. The arrangement of the device for determining the level of the liquid in the boiler has the advantage that on the one hand the absolute level and on the other hand the difference between an upper and a lower level can be determined by means of a single device for determining the liquid level, so that both the liquid inlet into the boiler and the switching on and off of the heating element is controllable.
Die Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit im Kessel als Schwimmerschalter ausgebildet ist. Da ein Schwimmerschalter eine Hysterese zwischen Einschaltpunkt und Ausschaltpunkt aufweist, ist es mit einem Schwimmerschalter besonders einfach möglich, sowohl das Einschalten und Ausschalten des Heizstabs des Heizelements als auch zusätzlich eine Füllstandsüberwachung dahingehend, ob Flüssigkeit nachgefüllt werden muss, mit einer Vorrichtung, welche im Kessel angeordnet ist, durchzuführen.The invention provides that the device for determining the level of the liquid in the boiler is designed as a float switch. Since a float switch has a hysteresis between switch-on and switch-off, it is particularly easy with a float switch, both the switching on and off of the heating element of the heating element as well as a level monitoring to see if liquid must be refilled, with a device which is arranged in the boiler is to perform.
Vorteilhafterweise sind die Höhe und der Durchmesser der Steigleitung derart bemessen, dass ein aus dem Kessel verdrängtes Volumen, welches von dem Durchmesser des Kessels und der Differenz zwischen einem oberen Füllstand und einem unteren Füllstand abhängig ist, aufnehmbar ist. Dadurch wird gewährleistet, dass während eines erfindungsgemäßen Zyklus zwischen Einschalten des Heizelements und Zeitpunkt, zu dem der obere Füllstand wieder erreicht ist, das Volumen der Flüssigkeit konstant bleibt. Advantageously, the height and the diameter of the riser are dimensioned such that a displaced from the boiler volume, which is dependent on the diameter of the boiler and the difference between an upper level and a lower level, is receivable. This ensures that during a cycle according to the invention between switching on of the heating element and time at which the upper level is reached again, the volume of the liquid remains constant.
Vorteilhafterweise sind die Höhe und der Durchmesser der Steigleitung derart bemessen, dass ein statischer Druck zum Drücken des in dem Kessel erzeugten Dampfs durch das Dampfventil erzeugbar ist. Dadurch wird ermöglicht, dass der Dampf beim Öffnen des Dampfventils ohne zusätzliche Komponenten aus dem Kessel in den Raum überführt werden kann.Advantageously, the height and the diameter of the riser are dimensioned such that a static pressure for pressing the steam generated in the boiler through the steam valve can be generated. This makes it possible that the steam when opening the steam valve without additional components from the boiler can be transferred into the room.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung einen Abwasserbehälter zur Sammlung des in dem Raum anfallenden Kondensats auf, wobei vorzugsweise der Abwasserbehälter mit einer zweiten Steigleitung verbunden ist und wobei die erste Steigleitung und die zweite Steigleitung an ihrem oberen Ende miteinander verbunden sind. Einerseits kann aus dem Raum Kondensat direkt in den Abwasserbehälter überführt werden. Andererseits ist es über die Kopplung der beiden Steigleitungen möglich, ein druckloses System bereitzustellen, bei welchem bei zu großem Dampfdruck im Kessel Flüssigkeit über die beiden Steigleitungen über den Abwasserbehälter überführt wird und somit der Druck abgebaut wird. Schließlich ermöglicht die Verbindung zwischen dem Kessel und dem Abwasserbehälter über die beiden Steigleitungen auf einfache Art und Weise einen Spülmodus.According to a preferred embodiment of the invention, the apparatus comprises a waste water tank for collecting the condensate accumulating in the space, wherein preferably the waste water tank is connected to a second riser and wherein the first riser and the second riser are connected together at their upper end. On the one hand, condensate can be transferred directly from the room into the waste water tank. On the other hand, it is possible via the coupling of the two risers to provide a pressureless system in which liquid is transferred via the two risers via the sewage tank at too high a vapor pressure in the boiler and thus the pressure is reduced. Finally, the connection between the boiler and the wastewater tank via the two risers in a simple manner allows a rinse mode.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Abwasserbehälter ein Sensor zur Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit, insbesondere ein Schwimmerschalter, angeordnet, um beispielsweise Informationen darüber zu erhalten, wann der Abwasserbehälter geleert werden muss.According to a preferred embodiment of the invention, a sensor for determining the level of the liquid, in particular a float switch, is arranged in the waste water tank in order, for example, to obtain information as to when the waste water tank must be emptied.
Vorzugsweise ist der Abwasserbehälter mit einer Abwasserpumpe zum Abpumpen des Abwassers aus dem Abwasserbehälter verbunden, um ein Entleeren des Abwasserbehälters auf einfache Art und Weise zu ermöglichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abwasserpumpe insbesondere in Abhängigkeit von dem Füllstand in dem Abwasserbehälter regelbar.Preferably, the waste water tank is connected to a waste water pump for pumping out the waste water from the waste water tank, to allow emptying of the waste water tank in a simple manner. According to a preferred embodiment of the invention, the wastewater pump is adjustable in particular in dependence on the level in the wastewater tank.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erste Steigleitung und/oder die zweite Steigleitung als Steigrohr oder Steigschlauch ausgebildet sind.A particularly preferred embodiment of the invention provides that the first riser and / or the second riser are formed as a riser or riser.
Vorzugsweise weist der Kessel einen mit einem Zulaufventil absperrbaren Flüssigkeitszulauf auf. Dieser ermöglicht ein regelmäßiges Nachfüllen mit Flüssigkeit des Kessels. Das Zulaufventil ist insbesondere steuerbar, vorzugsweise in Abhängigkeit vom Füllstand in dem Kessel.Preferably, the boiler has a closable with an inlet valve fluid inlet. This allows a regular refilling with liquid of the boiler. The inlet valve is in particular controllable, preferably in dependence on the level in the boiler.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Temperatursensor zur Bestimmung der Umgebungstemperatur und/oder einen Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur der Flüssigkeit im Kessel auf. Durch die Bestimmung der Umgebungstemperatur wird eine Anpassung des Betriebs der Vorrichtung an die Umgebungstemperatur möglich, da die Wärmeverluste von der Umgebungstemperatur abhängig sind. Durch die Bestimmung der Temperatur der Flüssigkeit im Kessel kann eine genauere Bestimmung der Grundlast erfolgen.According to an advantageous embodiment of the invention, the device has a temperature sensor for determining the ambient temperature and / or a temperature sensor for determining the temperature of the liquid in the boiler. By determining the ambient temperature, it is possible to adapt the operation of the device to the ambient temperature, since the heat losses are dependent on the ambient temperature. By determining the temperature of the liquid in the boiler, a more accurate determination of the base load can be made.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur ausführlich erläutert. Es zeigtThe invention will be explained in detail with reference to the following figure. It shows
Die Vorrichtung
In dem Kessel
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Kessel
Die Vorrichtung
In dem Abwasserbehälter
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Die Grundlast der Vorrichtung
Liegt der Flüssigkeitspegel beim erstmaligen Einschalten über dem oberen Füllstand, ist zu empfehlen, den in diesem Zyklus bestimmten Wert für die Grundlast nicht oder erst ab Erreichen des oberen Füllstands zu berücksichtigen, da dieser die Bestimmung der Grundlast ansonsten verfälschen könnte. Zudem kann dazu in der Hochheizphase mehrmals, beispielsweise für eine definierte Anzahl an Wiederholungen bei Erreichen des unteren Füllstands oder kurz vor Erreichen des oberen Füllstands bis zum Erreichen des oberen Füllstands das Dampfventil
Alternativ oder zusätzlich kann auch die Temperatur im Kessel
Der Bereitschaftsmodus wird insbesondere dann eingeschaltet, wenn kein Anforderungssignal zur Bereitstellung von Dampf in den Raum vorliegt und somit die Vorrichtung
In dem Bereitschaftsmodus wird die Flüssigkeit
Während des Bereitschaftsmodus wird die Zeitdauer zwischen Einschalten und Abschalten des Heizelements
In einer Weiterbildung des Regelungsverfahrens wird mittels des Temperatursensors
Wird mittels des Schwimmerschalters
Der Durchmesser und das Volumen der ersten Steigleitung
Im Betrieb der Vorrichtung
Es kann ein Spülen oder Verdünnen auch während des Betriebs, beispielsweise zu Beginn jedes Bereitschaftsmodus erfolgen. Sofern Flüssigkeit
Sofern sich in dem Abwasserbehälter
In einem Betriebsmodus, welcher auf ein Anforderungssignal hin eingestellt wird, wird das Dampfventil
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Vorrichtungcontraption
- 1212
- Kesselboiler
- 1414
- Heizelementheating element
- 1616
- Dampfventilsteam valve
- 1818
- Schwimmerschalterfloat switch
- 2020
- erste Steigleitungfirst riser
- 2222
- Sicherungsventilsafety valve
- 2424
- Flüssigkeitliquid
- 2626
- Flüssigkeitszulaufliquid inlet
- 2828
- Zulaufventilinlet valve
- 2929
- DurchflussreglerFlow Controllers
- 3030
- Abwasserbehälterwaste water tank
- 3232
- zweite Steigleitungsecond riser
- 3434
- Abwasserpumpesewage pump
- 3636
- Schwimmerschalterfloat switch
- 3838
- KondensatrücklaufCondensate return
- 4040
- Regelungregulation
- 4242
- Temperatursensortemperature sensor
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