DE1907650A1 - Vorrichtung zur Raumklimatisierung - Google Patents

Vorrichtung zur Raumklimatisierung

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DE1907650A1
DE1907650A1 DE19691907650 DE1907650A DE1907650A1 DE 1907650 A1 DE1907650 A1 DE 1907650A1 DE 19691907650 DE19691907650 DE 19691907650 DE 1907650 A DE1907650 A DE 1907650A DE 1907650 A1 DE1907650 A1 DE 1907650A1
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Germany
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photoresistors
light source
peltier unit
controlled
resistor
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Application number
DE19691907650
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English (en)
Inventor
Heinz Walz
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/40Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
    • G05F1/44Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only
    • G05F1/45Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load
    • G05F1/455Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load with phase control
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1919Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the type of controller
    • GPHYSICS
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    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
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Description

  • Vorrichtung zur Raumklimatisierung.
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Raumklimatisierung, bei der die Raumtemperatur über ein Peltieraggregat einstellbar und ein Wärme-austauscher des Peltieraggregates mit einem Lüfter belüftbar ist.
  • In einem Peltieraggregat sind viele Peltierblöcke in Serie oder parallel geschaltet. Dabei ist unter einem Peltierblock eine Anordnung zu verstehen, in der im allgemeinen viele Thermoelemente so vereinigt sind, daß jeweils ihre heißen oder kalten Lötstellen in einer Fläche, nämlich der Warm- oder Kaltseite -des Peltierblocks'liegen. Jedes Thermoelement besteht aus einem Thermoelementschenkelpaar mit je einem p- und n-leitenden Thermoelementschenkel aus thermoelektrisch wirksamem Material. Durch Kontak+-brücken aus elektrisch und thermisch leitendem Material werden die Thermoelementschenkel an ihrer Warm- und ihrer Faltseite so elektrisch leitend verbunden, daß alle Thermoelementschenkel elektrisch in Reihe und thermisch parallel liegen. Sowohl auf die Warm- als auch auf die Kaltseite der Thermoelemente ist im zllgemeinen ein Wärmeaustauscher aufgesetzt, der durch eine Shicht aus thermisch leitendem und elektrisch isolierendem Material von den Kontaktbrücken getrennt ist.
  • Peltieraggregate sind zur Raumklimatisierung vorteilhaft einse+zbar. Mit ihnen ist eine Raumheizung oder eine Raumk;hlung möglich.
  • Beim Umschalten von Heizung auf Kühlung ist nur die Stromrichtung im Peltieraggregat umzukehren. Außerdem kann mit Peltieraggregaten eine Regelung der Luftfeuchtigkeit durchgeführt werden. Hervorzugeben ist, daß diese verschiedenen Funktionen von einem ein zigen Gerät ausgeführt werden können.
  • Im Handel erhältlich ist ein Gerät, bei dem die Raumtemperatur über das Peltieraggregat einstellbar und sowohl die Warmseite des Peltieraggregates als auch die Faltseite des Aggregates mit je einem Lüfter belüftbar ist. Bei diesem Gerät wird der Strom durch das Peltieraggregat mit einem Zweipunktregler geregelt.-Bei dieser Regelung ist nachteilig, daß die guten Regeleigenschaften des Peltieraggregates, nämlich das Einstellen eines optimalen Stromes, in jedem Temperaturbereich nicht ausgenut-zt werden. Außerdem flißet über das Peltieraggregat bei ausge--schaltetem Regler ein Wärmestrom, der den Wirkungsgrad der Anlage zur Raumklimatisierung wesentlich versc-hlechtert.
  • Durch den Einsatz von Proportionalreglern anstelle des verwendeten Zweipunktreglers ließen sich diese Nachteile vermeiden.
  • Handelsübliche Proportionalregler sind jedoch mit einem so großen elektronischen und mechanischen Aufwand verbunden, daß sieh ihr Einsatz bei de-r Raumklimatisierung in Wohnungen wirtschaftflch nicht vertreten läßt.
  • Es besteht die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bei wirtschaftlich vertretbarem Aufwand- mit einem Proportionalregler aufzubauen, mit dem die Vorzüge des Peltieraggregates voll ausnutzbar sind.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe -dadurch gelöst, daß zur gesteuerten Gleichrichtung des durch das Peltieraggregat fließenden Stromes Thyris+oren vorgesehen sind, wobei nieder Thyristor über ein RC-Glied mit regelbarem Widerstand und einem wechselstromdurchlässigen Schwellwert aussteuerbar ist, daß als regelbare Widerstände Photowiderstände vorgesehen sind, daß alle Photowiderstände von einer Lichtquelle beleuchtbar sind und daß die -Beleuchtungsstärke der Lichtquelle in- Abhängigkeit zur gelgröße veränderbar ist.
  • Mit dem vorgeschlagenen Proportionalregler wird der durch das Peltieraggregat fließende Strom in jedem Temperaturbereich optimiert und ein Wärmestrom, der den Wirkungsgrad der Anordnung verschlechtert, tritt in keiner Fall- auf. Durch die besondere Ausgestaltung der ffbertragungsstrecke für die Regelgröße ist ein äußerst einfacher Aufbau des Proportionalregler6 sichergestellt und der nötige wirtschaftliche Aufwand ist äußerst gering.
  • Vorzugsweise ist zur Steuerung der an dem Lüftermotor anliegenden Spannung ein Triac vorgesehen, der über ein RC-Glied mit regelbarem Widerstand und einem stromdurchlässigen Schwellwert aussteuerbar ist, wobei als regelbarer Widerstand ein Photowiderstand vorgesehen ist, der von der Lichtquelle zur Beleuchtung der Photowiderstände für die Regelung des Peltieraggregates beleuchtbar ist.
  • Mit der an dem Lüftermotor anliegenden Spannung wird die Lifterdrehzahl gesteuert, was für eine gute Raumklimatisierung erforderlich ist. Es ist damit sichergestellt, daß bei einer eIngestellten temperatur nicht eine Lüfterdrehzahl auftritt. be der die hervorgerufene Luftbewegung als Zug empfunden wird.
  • Den Photowiderständen können Festwiderstände parallel und/oder in Serie geschaltet sein. Hierdurch ist eine Angleichung, der Widerstandscharakteristik der einzelnen Photowiderstände möglich, und es kann beispielsweise die Lüfterdrehzahl an einen Temperaturbereich angepaßt werden.
  • Zur Stromversorgung kann die Lichtquelle an den Ausgang einer Widerstandsbrücke gelegt sein, wobei in einem Zweig der drücke ein regelbarer Uiderstand als Sollwertgeber und in einem zweiten Zweig der Brücke ein Temperaturfühler angeordnet seir. kann. Der Sollwertgeber kann ein zweiter Temperaturfihler zur Messung der Außentemperatur parallel schalter sein. Mit diesem zweiten Temperaturfühler wird eine Forderung der Raumklimatisierung efüllt, nach der bei Kühlung die Differenz zwischen der Raumtemperatur und der Außentemperatur nur ungefähr 6°C betragen darf.
  • Vorzugsweise werden die Photowiderstände symmetrisch um die Lichtquelle angoerdnet und von einem Lichtundurchlässigen Gehäuse umgeben.
  • Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung an Hand der Fig. 1 und 2 beispielhaft näher beschrieben.
  • In Fig. 1 ist schematisch das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Das Peltieraggregat 1 wird über- einen Transformator -2 mit Drehstrom versorgt. In jeder Phase des Drehstromes ist ein Schaltglied zur steuerbaren Gleichrichtung des Stromes angeordnet. Dieses Glied ist für jede Drehstr6mphase identisch aufgebaut und es genügt die Beschreibung e-ines dieser Glieder.
  • Es ist zur steuerbaren Gleichrichtung jeder Phase ein Thyristor 3 vorgesehen, dessen Gate über eine Trigger-Diode 4 als wechselstromdurchlässigen Schwellwert mit Hilfe eines aus dem Kond£nsator 5 und dem regelbaren Widerstand 6 bestehenden RC-Gliedes aussteuerbar ist. Der regelbare Widerstand des RC-Gliedes ist ein Photowiderstand 6, der von einer Lichtquelle 7 beleuchtet wird.
  • Mit der Beleuchtungsstärke der Lichtquelle 7 wird die Regelgröße auf alle Photowiderstände 6, 6a und 6b der drei Phasen der- Drehstromversorgung übertragen und es werden die Thyristoren 3, 3a und 3b in Abhängigkeit von dieser Regelgröße ausgesteuert. Es sind also für die gleichzeitige Ubertragung der Regelgröße auf drei Widerstände keine komplizierten mechanischen bertragungsglieder nötig, die äußerst störanfällig wären und kostspielig sind.
  • Die Lampe 7 wird über einen Verstärker 8 vom Ausgang einer. Widerstandsbrücke mit Strom versorgt Die Widerstandsbrücke, ist aus zwei Festwiderständen 9 und 10, einem einstellbaren Widerstand 11, der als Sollwertgeber dient und einem Temperaturfühler 12, der der Istwertgeber ist, aufgebaut. Auch hier ist zu betcnen, daß zur t*bertragung der Regelgröße nur ein einziger Verstärker 8 nötig ist, wodurch der elektronische Aufwand für den Regler äußerst vereinfacht wird0 Anzuführen ist hoch, daß die Widerstandsbrücke aus einer eigenen Stromversorgung 13 mit Energie versorgt wird. Die Stromversorgung des Regelvergleichers ist also von der Stromversorgung des Stellgliedes in einfachster Weise vollständig getrennt. Da der Regelvergleicher bei der Raumklimatisierung im allgemeinen an einem zugänglichen Ort aufgestellt sein muß, ist damit sichergestellt, daß keine Gefährdung durch unzulässig hohe Spannungen am Regelvergleicher auftritt.
  • Anzuführen ist noch, daß dem Sollwertgeber 11 ein zweiter Temperaturfühler 14 parallel schaltbar ist. Dieser Temperaturfühler 14 ist nicht in dem zu klimatisierenden Raum, sondern außerhalb dieses Raumes angebracht und der Umgebungstemperatur ausgesetzt. Damit wird erreicht, daß bei Kühlung des zu klimatisierenden Raumes die Raumtemperatur um ungefähr 6°C unterhalb der Umgebungstemperatur bleibt, wie es für die Raumklimatisierung gefordert wird.
  • Von der Lampe 7 wird ein weiterer Photowiderstand 15 beleuchtet.
  • Dieser Photowiderstand ist in einem Regelkreis für die Spannung des Lüftermotors 16 angeordnet. Der Büftermotor 16 wird mit einer Wechselspannung versorgt. Diese Wechselspannung wird über einen Triac 17 gesteuert, dessen Gate mit Hilfe der Triggerdiode 18 und des aus dem Kondensator 19 und dem Photowiderstand 15 aufgebauten RC-Oliedes aussteuerbar ist. -In diesem Regelkreis sind noch die Festwiderstände 20 und 21 zur-Einstellung des Arbeitspunktes vorgesehen. Es ist mittels dieses Reglers möglich, die Lüfterdrehzahl entsprechend der Regelgröße zu ändern. Damit wird erreicht, daß die durch den lüfter verursachte Luftbewegung dem Temperaturbereich des Peltieraggregates 1 angeglichen ist und nicht als kühlender Wind empfunden werden kann.
  • In Fig.2 ist die Anordnung der Lampe 7 und der Photowiderstände 6, 6a, 6b und 15 dargestellt. Die Photowiderstände sind symmetrisch um die Lampe 7 verteilt, und es wirdEaher jeder Photowiderstand von der gleichen Lichtstärke getrof-fen. Ein obertragungsfehler bei der Übertragung der Regelgröße ist daher ausgeschlossen. Um zu vermeiden, daß die Photowiderstände von Tagesnicht beeinflußt Werden, wird auf die gemeinsame Tragplatte 22 für die Photowiderstände und die Lampe 7 ein lichtundurchldssiges Gehäuse aufgesetzt, das in der Fige2 abgenommen ist.
  • Zusammenfassend ist zu betonen, daß durch den vorgeschlegenen Proportionalregler die guten Regeleigenschaften des Peltieraggregates 1 voll ausgenutzt werden. Dabei ist ein großer mechanischer und elektronischer Aufwand vermieden. Das Stellglied, nämlich das Peltieraggregat 1, wird kontaktlos gestellt, womit ein geringer Verschleiß sichergestellt ist. Gleichzeitig ist eine von der Regelgröße abhängige Steuerung der Lüfterdrehzahl möglich und der Regelvergleicher ist elektrisch von der Stromversorgung des Peltieraggregates getrennt.
  • 6 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (6)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Vorrichtung zur Raumklimatisierung, bei der die Raumtemperatur Uber ein Peltieraggregat einstellbar und ein Wärmeaustuscher des Peltieraggregates mit einemLüfter belüftbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur gesteuerten Gleichrichtung des durch das Peltieraggregat (1) fließenden Stromes Thyristoren (3) vorgesehen sind, wobei Jeder Thyristor über ein RC-Glied mit regelbarem Widerstand (6) und einem wechselstromdurchlässigen Schwellwert (4) aussteuerbar ist, daß als regelbare Widerstände Photowiderstände vorgesehen sind, daß alle Photowiderstände von einer Lichtquelle (7) beleuchtbar sind und daß die Beleuchtungsstärke der Lichtquelle in Abbängigkeit zur Regelgröße veränderbar ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der an dem Lüftermotor (6) anliegenden Spannung ein Triac (17) vorgesehen ist der über ein Rc-Glied mit regelbarem Widerstand (15) und einem wechselstromdurchlässiegen Schwellwert (18) aussteuerbar ist daß als regelbarer Widerstand ein Photowiderstand vorgesehen ist und daß dieser Photowiderstand von der Lichtquelle (7) zur Beleuchtung der Photowiderstände <6) für die Regelung des Peltieraggregates (1) beleuchtbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Photowiderständen (6 bzw. 15) Festwiderstände parallel und/oder in Serie geschaltet sind.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Stromversorgung der Lichtquelle (7) der Ausgang einer Widerstandsbrücke vorgesehen ist, wobei in einem Zweig der Brücke ein regelbarer Widerstand (1«) als SollwertgeBer und in einem zweiten Zweig der Brücke ein Temperaturfühler (12) angeordnet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daP dem Sollwertgeber (11) ein zweiter Temperatur,fUliler (14) zur Messung der Außentemperatur parallel schaltbar ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeIchnet, daß die Photowiderstände (6,15) symmetrisch um die Lichtquelle (7) angeordnet sind und von einem lichtundurchlässigen Gehäuse umgeben sind.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0007612A1 (de) * 1978-07-31 1980-02-06 Société Anonyme dite SAFT Temperaturregelungsvorrichtung für einen mittels Wärmepumpe geheizten Raum
FR2448180A1 (fr) * 1979-01-31 1980-08-29 Chaffoteaux Et Maury Perfectionnements aux installations de production solaire d'eau chaude
EP0088851A1 (de) * 1982-03-12 1983-09-21 Jean-Claude Nudelmont Temperaturregelungsvorrichtung und Verwendung für Heizkästen erdeloser Pflanzenkultur

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