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Vorrichtung zur Raumklimatisierung.
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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.
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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.
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Peltieraggregate sind zur Raumklimatisierung vorteilhaft einse+zbar.
Mit ihnen ist eine Raumheizung oder eine Raumk;hlung möglich.
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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.
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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.
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Durch den Einsatz von Proportionalreglern anstelle des verwendeten
Zweipunktreglers ließen sich diese Nachteile vermeiden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorzugsweise werden die Photowiderstände symmetrisch um die Lichtquelle
angoerdnet und von einem Lichtundurchlässigen Gehäuse umgeben.
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Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung an Hand der Fig.
1 und 2 beispielhaft näher beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Von der Lampe 7 wird ein weiterer Photowiderstand 15 beleuchtet.
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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.
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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.
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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.
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6 Patentansprüche 2 Figuren