DE19816709C2 - Vorrichtung zur Steuerung von Entlüftungssystemen - Google Patents
Vorrichtung zur Steuerung von EntlüftungssystemenInfo
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Abstract
Es wird eine Vorrichtung zur Steuerung eines Entlüftungssystems in einem Gebäude beschrieben. Die Vorrichtung enthält einen einem Abluftschaft (13) zugeordneten, zentralen Abluftventilator (6) mit steuerbarer Drehzahl, wenigstens zwei den Wohnungen (1, n) zugeordnete, in verschiedene Stellungen steuerbare Abluftventile (2.1, 2.n), den Abluftventilen (2.1, 2.n) zugeordnete Mittel (3.1, 3.n; 4.1, 4n) zur Lieferung von Informationen über Ereignisse, die ein Lüftungserfordernis signalisieren und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Abluftventile (2.1, 2.n). Erfindungsgemäß enthält die Steuereinrichtung den Abluftventilen (2.1, 2.n) einzeln zugeordnete Steuereinheiten (1.1, 1.n), die jeweils eine frei programmierbare Logik, mit den zugeordneten Abluftventilen (2.1, 2.n) verbundene Steuerausgänge und mit den Mitteln (3.1, 3.n; 4.1, 4.n) verbundene Eingänge aufweisen. Die Steuereinheiten (1.1, 1.n) sind dabei durch ein gemeinsames Bussystem (7, 22) miteinander verbunden, über das Informationen über die Zustände der Abluftventile (2.1, 2.n) und Informationen von anderen Systemkomponenten (8 bis 11) austauschbar und übertragbar sind. Die Steuerung der Abluftventile (2.1, 2.n) erfolgt unter Berücksichtigung der Informationen über die Ereignisse, Zustände und anderen Systemkomponenten (8 bis 11) anhand der in den zugeordneten Steuereinheiten (1.1, 1n) gespeicherten Programme.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von
Entlüftungssystemen
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen
Gattung.
Aus Gründen der bauphysikalischen Anforderungen und des rationellen
Energieeinsatzes gelten heute derartige Entlüftungssysteme als unerläßlich.
Der entwickelte Stand der Technik auf diesem Gebiet wird mit der DE 44 17 740
A1 gekennzeichnet.
Die dort bekanntgemachte technische Lösung nutzt ein zentrales Lüftungssystem,
das die an einem Abluftsystem angeschlossenen Räume mit Hilfe eines
drehzahlgesteuerten zentralen Abluftventilators entlüftet.
Dazu verfügt jeder angeschlossene Raum über wenigstens ein steuerbares
Abluftventil, über wenigstens einen Sensor zur Erkennung der Raumbenutzung
und über eine zentrale Steuerung, die wenigstens über jeweils eine Steuerleitung
mit dem steuerbaren Abluftventil und mit dem Sensor in Wirkverbindung steht.
Eine derartige technische Lösung weist unabhängig von dem erreichten
technischen Fortschritt erhebliche technische und wirtschaftliche Nachteile auf.
So erweist sich in der Praxis die Verwendung von separaten Steuerleitungen
zwischen Sensoren, Steilventilen, Abluftventilator und der zentralen Steuerung als
nachteilig.
Neben hohen Materialkosten für Kabel und Leitungen sind bei der Realisierung
dieser Lösung beachtliche Installationskosten und bautechnische Aufwendungen
für das Erstellen und Verschließen von Wand- und Deckendurchbrüchen für die
Anordnung der erforderlichen Kabelbäume zu berücksichtigen.
Mit dem hohen leitungstechnischen Aufwand werden in brandschutztechnischer
Hinsicht vermeidbare Lasten in Kauf genommen.
In der Praxis wird diese aufwendige technische Lösung ausschließlich in der
Form angewendet, daß die Drehzahlsteuerung des Abluftventilators mit Hilfe von
Frequenzumrichtern realisiert wird, die in unmittelbarer Nähe der getrennt vom
Abluftventilator angeordneten Steuerungsanlage stationiert sind. Zur Sicherung
der erforderlichen Abschirmung der Wohnungen von den hochfrequenten
Störfeldern sind erhebliche Aufwendungen in Kauf zu nehmen.
In aller Regel sind die notwendigen Installations- und Verdrahtungsarbeiten nur
von spezialisierten Fachfirmen realisierbar.
Die Ferndiagnosefähigkeit der technischen Lösungen nach dem Stand der
Technik sind im hohen Maße eingeschränkt.
Der Platzbedarf für die zentrale Steueranlage und für das beachtliche
Kabelvolumen erschwert die Anwendung der bekannten technischen Lösung im
Falle der Nachrüstung bestehender Wohngebäude. Im allgemeinen benötigen die
in bisher bekannten Systemen verwendeten gesteuerten Abluftventile während der
gesamten Öffnungszeit eine Arbeitsspannung, was die angestrebeten
Energieeinsparungen schmälert.
Daneben sind Bussysteme bekannt aus der EH3
(Haus Ris: E1B - Einheitliches Bussystem für
elektrische Installationen, In: Bulletin SEV/VSE
15/95, S. 17-S. 24) die zur Datenübertragung
zwischen Sensoren und Aktoren dienen, jedoch keine
zwischen diese geschalteten Steuereinrichtungen kennen.
Derartige Bussysteme weisen zu den Sensoren und
Aktoren führende der Datenübertragung dienende, Anwendungsschnittstelle auf, die allein
keine komplexen Steuerungsaufgabe in einer
Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung lösen
können.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten
Gattung dabei gehend weiterzuentwickeln, daß
der Kabel- und Leitungsaufwand reduziert wird,
und gleichzeitig die Möglichkeit individueller Steuerung
gegeben ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1, gelöst. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann die Steuerung von Gebäudeentlüftungssystemen durch
das Zusammenwirken von einem zentralen drehzahlregelbaren Lüfter, steuerbaren
Abluftventilen zwischen den zu entlüftenden Räumen und einem zentralen
Abluftkanal, Sensoren zur Erkennung von Entlüftungserfordernissen im
jeweiligen am Gebäudeentlüftungssystem angeschlossenen Raum und
Steuerungseinrichtungen durch mehrere markante Verfahrensschritte
etwa wie folgt durchgeführt werden:
In einem ersten Verfahrensschritt werden die Informationen über Ereignisse, die
zu Lüftungserfordernissen führen können, direkt an die Steuerung des jeweiligen
Abluftventils übertragen. Die Übertragung der Informationen erfolgt dabei in
erster Linie unter Umgehung langer Leitungswege und einer für die
vorgeschlagene technischen Lösung nicht benötigten zentralen Steuereinrichtung
direkt zum dezentralen Steuerungsteil des jeweiligen Abluftventils.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Öffnung des jeweiligen Abluftventils
bei Vorliegen eines Lüftungserfordernisses bewirkt, welches durch die
Auswertung von programmierten logischen Verknüpfungen von Bedingungen und
Sensorsignalen durch die Steuereinheit erkannt wird. Ein derartiges Sensorsignal
kann beispielsweise von einem die Raumnutzung signalisierenden Bewegungs-,
Infrarot-, Vibrationsmelder, einem die gleiche Aufgabe erfüllenden Mikrofon
oder durch ein Lichtsensor bzw. durch die Inbetriebnahme der
Beleuchtungseinrichtung erzeugt werden.
Daneben ist es jedoch auch möglich, die Öffnung des jeweiligen Abluftventils
von der Luftfeuchte, der Raumtemperatur oder von der Luftzusammensetzung
abhängig zu machen.
Für die Übermittlung der Zustands- und Steuerungsinformationen werden
erfindungsgemäß keine separaten Leitungsverbindungen sondern ein einheitliches
Bussystem genutzt. Dies kann etweder ein Steuerleitungs- und/oder Netzleitungs-
Bussystem sein.
Zur verfahrenstechnischen Lösung gehört außerdem, daß die bewirkte
Drehzahlsteuerung des zentralen Abluftventilators in Abhängigkeit von der
Anzahl der ihm zugeordneten und über das Bussystem signalisierten geöffneten
Abluftventile erfolgt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß nur jene an das
Gebäudeentlüftungssystem angeschlossenen Räume entlüftet werden, für die in
der konkreten Situation ein signalisiertes Entlüftungserfordernis besteht. Dies
ermöglicht es, mit dem jeweils geringsten Energieaufwand das Entlüftungssystem
selbst zu betreiben und darüber hinaus den Energieaufwand für den Ersatz der mit
der fühlbaren Wärme der abgesaugten Luftmenge erforderlichen Raumheizung zu
minimieren.
Erreicht wird dies insbesondere dadurch, daß die zu Lüftungserfordernissen
führenden Ereignisse durch manuell betätigte und/oder Temperatur,
Luftfeuchtigkeit, Uhrzeit bzw. Bewegung registrierende Sensoren erfaßt werden.
Vorzugsweise werden die erfaßten Informationen direkt der intelligenten
Steuerung des Abluftventlis übermittelt, ohne eine zentrale Steuerungsanlage in
Anspruch zu nehmen. Unabhängig davon sind die Sensoren und Schalter für das
Signalisieren von Lüftungserfordernissen bzw. von Schaltzuständen der
Abluftventile und des zentralen Abluftventilators mit einem Steuerleitungs-
Bussystem verbunden, so daß bedarfsweise zentrale Überwachungen,
Zustandsanalysen und dgl. ermöglicht werden.
Ebenso steht die Steuerung des Drehzahlstellers mit dem Bussystem in
Verbindung. Dadurch kann der Drehzahlsteller im wesentlichen in Abhängigkeit
von der Tageszeit und von der Anzahl der geöffneten Abluftventile sowie von
system- und umweltbedingten festen und variablen Korrekturfaktoren zusätzliche
Steuerungsinformationen erhalten.
Grundsätzlich können alle zum Betrieb des Gebäudeentlüftungssystems
benötigten Informationen über die zusammenwirkenden Komponenten über ein
gemeinsames Bussystem übertragen werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, daß die Informationen über die
zum Lüftungserfordernis führenden Ereignisse für die Steuerung des zentralen
Abluftventilators und/oder der Abluftventile frei programmierbar verarbeitet
werden. Dazu ist es notwendig, daß jeder an das Bussystem angeschlossenen
Komponente mindestens eine eindeutige Adresse zugeordnet wird.
In einer anderen Ausführungsform ist die
Steuerung durch das Zusammenwirken von
einem zentralen drehzahlregelbaren Lüfter, steuerbaren Abluftventilen an den zu
entlüftenden Räumen, Sensoren zur Erkennung von Entlüftungserfordernissen und
Steuereinrichtungen außerdem dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die
Informationen über das Bestehen von Entlüftungserfordernissen direkt an die
individuelle Steuerung des jeweiligen Abluftventils übertragen werden. Der
geöffnete Zustand des jeweiligen Abluftventils wird dabei durch das Ansprechen
von wenigstens einem das Lüftungserfordernis signalisierenden Sensor
bewirkt. Schließlich erfolgt nach dieser Variante die Drehzahlsteuerung
des zentralen Abluftventilators in Abhängigkeit von der Anzahl der ihm
zugeordneten geöffneten Abluftventile. Die Informationen für den Schaltzustand
der einzelnen Abluftventile werden in diesem Falle unter Verzicht auf ein
besonderes Steuerleitungs-Bussystem direkt an die Drehzahlsteuerung des
zentralen Abluftventilators übermittelt.
Die zu Lüftungserfordernissen führenden Ereignisse werden durch manuell
betätigte und/oder Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Uhrzeit bzw. Bewegung
registrierende Sensoren erfaßt.
Die Steuerung des Drehzahlstellers steht bevorzugt mit einer übergeordneten
Systemkomponente in Verbindung und erhält im wesentlichen in Abhängigkeit
von der Tageszeit und von der Anzahl der geöffneten Abluftventile sowie von
system- und umweltbedingten festen und variablen Korrekturfaktoren weitere
Steuerungsinformationen.
Das vorgeschlagene Vorgehen ermöglicht es, bei Minimierung des Platz-,
Kosten- und Zeitbedarfs Gebäudeentlüftungssysteme in neu errichteten und in
bestehenden Gebäuden zu realisieren und dabei gleichzeitig die bestehenden
Anforderungen an moderne Gebäudeentlüftungssysteme umfassend zu erfüllen.
Im wesentlichen gelingt dies durch den Einsatz von direkt miteinander
kommunizierenden Systemkomponenten, insbesondere den mit intelligenten
Steuerungen ausgerüsteten Abluftventilen und Drehzahlsteuerungen.
Dieses Vorgehen ist weiterhin eine Voraussetzung für den Einsatz von
Koppelgliedern, mit deren Hilfe nach übergeordneten Kriterien
Steuerungsimpulse übertragen und Diagnose- und Abrechnungsaufgaben durch
Datenfernübertragung abgewickelt werden können. Durch den Einsatz von
Steuerungsleitungs-Bussystemen und von Netzleitungs-Bussystemen lassen sich
außerdem Kostensenkungen aus verminderten Materialbedarf, geringeren
Platzanforderungen und minimierten Installationsaufwendungen erzielen.
Für die Erfindung
wesentlich ist dabei,
daß die Steuereinheit der steuerbaren Abluftventile unmittelbar am jeweiligen
Abluftventil angeordnet ist und mit den ein zu Lüftungserfordernissen führenden
Ereignissen signalisierenden Schaltern und Sensoren in Verbindung steht.
Zwischen den steuerbaren Abluftventilen und dem gesteuerten Drehzahlsteller für
den zentralen Abluftventilator ist ein Bussystem angeordnet.
Außerdem ist am Drehzahlsteller eine eigene Steuereinheit angeordnet. Zusätzlich
sind am Bussystem Komponenten für die Spannungsversorgung, für die
Bereitstellung der Uhrzeit und für die Erfassung des Betriebszustandes der
Vorrichtung angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform ist das steuerbare Abluftventil mit einem das
Öffnen und Schließen bewirkenden selbsthemmenden elektrisch betätigten
Antrieb ausgestattet.
Es ist auch möglich, daß die zum Lüftungserfordernis führenden Ereignisse
signalisierenden Sensoren direkt im Abluftventil integriert sind.
Bevorzugt sind die Steuereinheiten der Abluftventile für die individuellen
Bedürfnisse unabhängig voneinander und frei programmierbar ausgestattet.
Als vorteilhaft hat sich außerdem erwiesen, daß der Drehzahlsteller in
unmittelbarer Nähe des zentralen Abluftventilators angeordnet ist.
Zusätzlich kann das Bussystem auch mit einer Fernmeldeschnittstelle in
Verbindung stehen.
Markante Bestandteile der Vorrichtung sind damit neben den gesteuerten
Abluftventilen der gesteuerte Drehzahlsteller für den zentralen Abluftventilator,
das Steuerleitungs-Bussystem und gegebenenfalls auch das Netzleitungs-
Bussystem.
Mit diesen Bestandteilen wird mit einem vergleichsweise geringem technischen
Aufwand sowohl Planung als auch die praktische Realisierung und der laufende
Betrieb eines Gebäudeentlüftungssystems ermöglicht. Gleichzeitig lassen sich
unkompliziert nicht nur die elementaren bauphysikalischen und
sicherheitstechnischen Mindestforderungen sondern auch höhere Anforderungen
an den wirtschaftlichen Betrieb und aus den individuellen Bedürfnissen der
Gebäudenutzer erfüllen. Damit entspricht die neugeschaffene technische Lösung
den Ansprüchen, die an eine praxiswirksame bautechnische Innovation gestellt
werden müssen.
Unter Verwendung der vorgeschlagenen Systemkomponenten lassen sich
unkompliziert einfache Schalter sowohl für die Steuerung der Abluftventile als
auch für die Steuerung des Drehzahlstellers einfügen, beispielsweise Schalter für
den Dauerbetrieb oder für Lüftungspausen.
Weiterhin ist es möglich, das System auf wesentlich einfachere Weise als bisher
mit Systemen für die Wärmerückgewinnung oder für die Gebäudebelüftung zu
koppeln.
Insgesamt bestehen die Vorteile der Erfindung in der jederzeit bestehenden Auf-
und Nachrüstbarkeit, ohne in die Grundkomponenten der technischen Lösung
eingreifen zu müssen. Ebenso ist kennzeichnend für die neugeschaffene Lösung,
daß im wesentlichen einheitliche und standardisierte Systemkomponenten zum
Einsatz gebracht werden können. Die individuellen Anforderungen werden im
wesentlichen durch die programmierbaren Steuerungselemente der eingesetzten
Abluftventile und des benötigten Drehzahlstellers für den zentralen
Abluftventilator erfüllt. Ohne die Bindung an eine zentrale Steuereinheit
ermöglichen die vorgeschlagenen Bussysteme, bedarfsweise von übergeordneten
Systemkomponenten Steuerungseingriffe vorzunehmen und die dazu
einzurichtende Fernmeldeschnittstelle zugleich für Zwecke der Ferndiagnose für
Alarmfunktionen und zur Systemüberwachung zu nutzen.
Die Erfindung soll nachstehend mit Ausführungsbeispielen näher erläutert
werden.
In der beiliegenden Zeichnung zeigen:
Fig. 1 die schematische Darstellung der Steuerung eines Gebäude
entlüftungssystems bei Verwendung eines separaten Steuerleitungs-
Bussystems;
Fig. 2 die schematische Darstellung der Steuerung eines Gebäude
entlüftungssystems mit teilweiser Nutzung der vorhandenen
Elektroleitungen als Bussystem.
In den Fig. 1 und 2 sind Steuerungsvarianten für Gebäudeentlüftungssysteme
schematisch dargestellt. Die dargestellten Elemente der Steuerungssysteme
werden verfahrenstechnisch in Feldgeräte, Zentralgeräte und
Systemkomponenten unterschieden.
Als Feldgeräte sind die Abluftventile 2.1 bis 2.n mit den dazugehörigen
Steuereinheiten 1.1 bis 1.n, die Schalter 3.1 bis 3.n, die Sensoren 4.1 bis 4.n, die
Steuereinheit 14 für den Drehzahlsteller 5, die weiteren Sensoren 16, 17 für
Druck und Temperatur sowie der Rauch-Brandmelder 15 bezeichnet.
Die Zentralgeräte sind dagegen jene Elemente des Steuerungssystems, die
regelmäßig nur jeweils einmal je Entlüftungsanlage benötigt werden, wobei die
Entlüftungsanlage ein- oder mehrsträngig ausgelegt sein kann. Derartige Elemente
sind beispielsweise die Spannungsversorgung 8, das Gerät zum Bereitstellen des
Zeittaktes 9, die Rechnerschnittstelle 10 zum Programmieren des
Systemverhaltens, die Uhr 11 zur Bereitstellung der Zeitbasis und die
Fernmeldeschnittstelle 12.
In Gegensatz dazu stellen der Buskoppler 19, die Medienkoppler 23 und die
Bandsperre 25 Systemkomponenten dar.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Verfahren zur Steuerung eines
Gebäudeentlüftungssystems, wie auf der linken Seite der n.-Etage in den Fig.
1 und 2 dargestellt, realisiert. Dazu ist das Abluftventil 2.n mit einer Steuereinheit
1.n ausgestattet, welches mit dem Lichtschalter 3.n des entlüfteten Raumes und
mit einem Bewegungsmelder 4.n in Verbindung steht. Die Steuereinheit 1.n
verfügt über einen Anschluß zum Steuerleitungs-Bussystem 7, über das die
Steuereinheit 1.n mit anderen Busteilnehmern kommunizieren kann. Die
Steuereinheit 1.n besitzt außerdem eine programmierbare Logik, die als
Eingangsgrößen die Signale des Schalters 3.n und des Sensors 4.n verarbeiten
und ein Ausgangssignal für die Betätigung des Ablufventils 2.n erzeugen kann.
Darüber hinaus ist die Steuereinheit 1.n in der Lage, alle zur Verfügung stehenden
Informationen über den Zustand des Schalters 3.n, des Sensors 4.n und des
Abluftventils 2.n für andere Busteilnehmer bereitzustellen und Steuerbefehle für
das Abluftventil 2.n über den Busanschluß zu empfangen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 1.n im Abluftventil
integriert. Diese Anordnung erweist sich, bedingt durch die überwiegende
Montage der Abluftventile in der Nähe der Raumdecke, vorteilhaft für den
Einsatz des Sensors 4.n, der aus diesem Grunde ebenfalls unmittelbar mit dem
Abluftventil 2.n und der Steuereinheit 1.n räumlich verbunden ist.
Dagegen ist der dem Abluftventil 2.n zugeordnete Schalter 3.n in einem separaten
Gehäuse im normalen Griffbereich montiert und über eine separate Leitung mit
der Steuereinheit 1.n im Abluftventil 2.n verbunden.
Das Steuerleitungs-Bussystem 7 ist in Baumstruktur komplett aus neuverlegten
Fernmeldekabel der Type J-Y(St)Y2 × 2 × 0,6 ausgeführt. Diese
Ausführungsvariante liegt der Fig. 1 zugrunde.
Bei der Ausführung des erläuterten Ausführungsbeispiels in bestehenden
Gebäuden wird der Installationsaufwand für notwendige Busleitungen
entsprechend Fig. 2 dadurch minimiert, daß die vorhandenen
Elektroinstallationsleitungen zwischen den einzelnen Etagen und dem
Elektrozähler 24 zugleich als Netzleitungs-Bussystem 22 zur Signalübertragung
verwendet werden. Dazu werden die Signale zwischen dem Steuerleitungs-
Bussystem 7 und dem Netzleitungs-Bussystem 22 durch einen Medienkoppler 23
angepaßt und übertragen. Mittels der Bandsperre 25 wird verhindert, daß sich die
auf das Netzleitungs-Bussystem 22 aufgeprägten Signale in das öffentliche
Energieversorgungsnetz ausbreiten.
Im zu entlüftenden Gebäude selbst werden die aufgeprägten Signale durch das
Netzleitungs-Bussystem 22 über die Elektrozähler 24 bedarfsweise an allen
Elektroenergieverbrauchern bereitgestellt. Dazu sind in den einzelnen
Elektroenergieverteilungen Medienkoppler 23 installiert, die jeweils die
Verbindung zu den örtlichen Steuerleitungs-Bussystemen 7 herstellen.
Damit das Systemverhalten der Entlüftungsanlage den individuellen Bedürfnissen
angepaßt werden kann, ist das Zusammenwirken der Feld- und Zentralgeräte über
die Rechnerschnittstelle 10 nach RS 232 programmierbar. Um die beteiligten
Feld- und Zentralgeräte gezielt über das Steuerleitungs-Bussystem 7 und/oder
über das Netzleitungs-Bussystem 22 ansprechen zu können, wird bei der
Montage für jedes Gerät eine eindeutige Adresse voreingestellt. Dies erfolgt
wahlweise je nach Geräteausführung hardware- oder softwareseitig.
Gemäß Ausführungsbeispiel 1 wird die Steuerung des
Gebäudeentlüftungssystems in folgender Weise realisiert:
Bei der Raumentlüftung über einen zentralen Abluftschacht 13, in dem durch den
Abluftventilator 6 ein Unterdruck erzeugt wird, strömt die Luft durch alle
Undichtheiten und in erster Linie durch die von den Abluftventilen 2.1 bis 2.n
freigegebenen Öffnungen in den zentralen Abluftschacht 13 und wird durch den
Abluftventilator 6 aus dem Gebäude befördert.
Dadurch wird gewährleistet, daß trotz gegebenenfalls bestehender Undichtheiten
des Abluftschachtes 13 keine Beeinträchtigungen anderer Räume durch
Geruchsbelästigung und dergleichen auftreten. Bedingt durch eventuell
bestehende oder entstehende Undichtheiten und wegen der zu überwindenden
Strömungswiderstände in den einzelnen Querschnitten des Abluftschachtes 13
stellt sich bei einer definierten Fördermenge des Abluftventilators 6 an jedem
Abluftventil 2.1 bis 2.n ein möglicherweise unterschiedlicher Unterdruck ein, der
bei gleichem Öffnungsquerschnitt des Abluftventils 2.1 bis 2.n verschiedene
Volumenströme bewirken würde.
Zur Gewährleistung der für die entsprechenden Räume nach DIN 18017
geforderten Mindestvolumenströme in Höhe von 60 m3/h für bedarfsentlüftete
Kochnischen/ Küchen bzw. Bäder und Toiletten ist für jedes Abluftventil die
Anpassung des Öffnungsquerschnittes über die Steuerung des Ventilantriebes
anpaßbar.
Hierzu ist das Abluftventil 2.n mit einem selbsthemmenden Antrieb ausgestattet,
der während der Verfahrbewegung (Zeit für die Veränderung des
Öffnungszustandes) eine elektrische Leistung von ca. 2 Watt benötigt. Im
konkreten Fall wird durch ein semaphorisches System zwischen den
Steuereinheiten 1.1 bis 1.n gewährleistet, daß jeweils nur eine begrenzte Anzahl
von Ventilantrieben betrieben wird, was sich gegenüber bisher bekannten
Steuerungsverfahren vorteilhaft für die Dimensionierung der
Spannungsversorgung 8 und der zu installierenden Leitungsquerschnitte auswirkt.
Um nach einem möglichen Netzausfall einen definierten Zustand des
Gebäudeentlüftungssystems erneut zu erreichen, führt jede Systemkomponente
eine Power-On-Reset durch, wodurch die Abluftventile 2.1 bis 2.n mit einer
maximalen Verfahrbewegung geschlossen und die entsprechenden Parameter
zurück bzw. neu gesetzt werden. Dabei stellt die Funk- oder die
batteriegepufferte Uhr 11 die Zeitbasis für die zyklische (bedarfsunabhängige)
Entlüftung sowie die Informationen zur Unterscheidung von Tag- und
Nachtbetrieb, von Wochen- und Wochenendbetrieb sowie von Sommer- und
Winterbetrieb bereit.
Bei der zyklischen Entlüftung werden während des Tagbetriebes, beispielsweise
in der Zeit zwischen 6.00 Uhr und 22.00 Uhr, fünf Zeitfenster mit einer Länge
von je 2 h zum Durchführen einer zyklischen Entlüftung gestartet. Der Start der
Entlüftung erfolgt innerhalb des jeweiligen Zeitfensters automatisch, wenn die
aktuelle Bedarfsentlüftung unter 30% liegt, anderenfalls am Ende des jeweiligen
Zeitfensters. Dabei werden nacheinander für die Dauer einer vorprogrammierten
Zeit in Abhängigkeit von der Raumgröße alle jene Räume entlüftet, bei denen
momentan oder innerhalb des aktuellen Zeitfensters keine äquivalente
Bedarfsentlüftung stattgefunden hat.
Einerseits wird damit verhindert, daß in Räumen, bei denen über längere Zeit
keine Bedarfsentlüftung stattgefunden hat, Feuchteschäden entstehen.
Andererseits wird verhindert, daß den Räumen, in denen bereits eine
Bedarfsentlüftung stattgefunden hat, durch die zusätzliche zyklische Entlüftung
unnötig Wärmeenergie entzogen wird.
Während des Nachtbetriebes, beispielsweise in der Zeit zwischen 22.00 Uhr und
6.00 Uhr wird zur Reduzierung der Lüftungsgeräusche keine zyklische Entlüftung
durchgeführt. Während dieser Zeit werden ebenfalls eingeschaltete
Dauerentlüftungen unterbrochen. Unabhängig davon bleiben erforderliche
Bedarfsentlüftungen weiterhin im Einsatz.
Beim Erkennen einer durch die Sensoren 4.1 . . . 4.n signalisierten Raumbenutzung
oder bei einer gemessenen Luftfeuchtigkeit von mehr als 70% ergibt sich nach
Ablauf einer vorprogrammierten Verzögerungszeit ein Lüftungserfordernis,
wodurch die Bedarfsentlüftung gestartet wird. Die Entlüftung erfolgt über einen
Zeitraum, in dem das Lüftungserforderniss besteht. Sie endet erst nach Ablauf
einer von der Länge der Entlüftungszeit abhängigen Nachlaufzeit nach Entfall der
Raumbenutzung. Diese Nachlaufzeit wird entsprechend der Dauer der
entsprechenden Raumbenutzung, jedoch maximal für einen Zeitraum von
15 Min., gewählt.
Zur individuellen Beeinflussung des Lüftungsablaufes ist außerdem der Schalter
3.n nutzbar. Er besteht bedarfsweise aus zwei Tasten mit Zustandsanzeige zum
Ein- und Ausschalten der Dauerentlüftung und der Lüftungspause.
Um bedarfsweise eine kontinuierliche Entlüftung des Raumes, beispielsweise
beim Wäschetrocknen in Bädern oder während der Nutzung der Koch- und
Backgeräte in Küchen, zu ermöglichen, ist die Taste für die Dauerentlüftung zu
betätigen. Die Dauerentlüftung bleibt infolgedessen bis zum nochmaligen
Betätigen des Tasters aktiv und wird nur während des Nachtbetriebes
unterbrochen bzw. durch einen Anlagen-Reset-Befehl aufgehoben. Zur Erhöhung
des Wohnkomforts ist weiterhin vorgesehen, daß zum Unterbinden von
Zugerscheinungen beim Duschen oder Baden durch Betätigen des Tasters
"Lüftungspause" der Entlüftungsvorgang unterbrochen werden kann.
Durch nochmaliges Betätigen dieses Schalters 3n bei Ende der Raumbenutzung
oder nach Ablauf einer 30-minütigen Lüftungspause wird der Lüftungsvorgang
fortgesetzt. Bei Wochenendbetrieb wird das Tagregime im wesentlichen auf den
Zeitraum zwischen 8.00 Uhr und 23.00 Uhr verschoben.
Im Ausführungsbeispiel ist außerdem vorgesehen, die Steuerung des
Entlüftungssystems zum Zwecke der Energieeinsparung außentemperaturabhägig
vorzunehmen, wozu der Temperaturfühler 16 genutzt wird. Bei sehr tiefen
Außentemperaturen wird dazu die Anzahl der zyklischen Entlüftungsvorgänge
verringert und darauffolgend bei höheren Temperaturen kurzfristig erhöht.
Zur Drehzahlstellung des Abluftventilators 6 signalisieren die Abluftventile 2.1
bis 2.n über das verfügbare Bussystem 7, 22 an die Steuereinheit 14 des
Drehzahlstellers 5 ihren Öffnungszustand. Diese Steuereinheit 14 berechnet aus
der Anzahl der geöffneten Abluftventile 2.1 bis 2.n und den systembedingten
festprogrammierten sowie den unweltabhängigen veränderlichen
Korrekturfaktoren die Stellgröße für den als Frequenzumrichter ausgeführten
Drehzahlsteller 5. Die Stellgröße wird dazu in Form eines normierten
Spannungssignales im Bereich von 0 bis 10 V ausgegeben.
Dabei entspricht eine Steuerspannung von 0 V dem Stillstand des Lüftermotors
für den Fall des vollständigen Fehlens eines Lüftungserfordernisses für die an das
Entlüftungssystem angeschlossenen Räume und eine Steuerspannung von 10 V
der Lüfterdrehzahl, die zur Erzeugung des notwendigen Volumenstroms bei
vollständiger Öffnung aller Abluftventile 2.1 bis 2.n erforderlich ist.
Obwohl in den meisten Anwendungsfällen eine festprogrammierte
Drehzahlkennlinie für den Abluftventilator 6 ausreicht, gibt es Fälle, die durch
außergewöhnlich häufig auftretende atmosphärische Verhältnisse, beispielsweise
durch starke Winde oder durch ungünstige Druckverhältnisse, gekennzeichnet
sind. Dazu wird zur Vermeidung einer unausreichenden Förderleistung des
Abluftventilators 6 und damit einer beeinträchtigten Raumentlüftung vorgebeugt,
indem die Drehzahlregelung des Abluftventilators 6 druckabhängig gestaltet wird.
Dazu bildet die Steuereinheit 14 des Drehzahlstellers 6 mit dem am zentralen
Abluftschacht 13 montierten Drucksensor 17 einen Regelkreis, mit dessen Hilfe
die Drehzahl des Abluftventilators 6 im erforderlichen Maße korrigiert wird. Da
die vom Drucksensor 17 erfaßten Werte über das Bussystem 7, 22 für alle
Busteilnehmer zur Verfügung stehen, kann prinzipiell von allen Busteilnehmern
eine Funktionsüberwachung des Entlüftungssystems erfolgen. Hierbei besteht die
Möglichkeit, durch Druckveränderungen bei definierten Zuständen, mögliche
Manipulationen oder Fehler im System, beispielsweise Defekte eines
Abluftventils 2.1 bis 2.n oder des Abluftventilators 6, zu erkennen und diese
Fehlermeldung über die Fernmeldeschnittstelle 12 bereitzustellen. Ebenso ist
vorgesehen, durch die Fernmeldeschnittstelle 12 einen Feueralarm, der durch den
im zentralen Abluftschacht 13 installierten Rauch-Brandmelder 15 oder durch die
Sensoren 4.1 bis 4.n erkannt wird, auszulösen. Außerdem dient die
Fernmeldeschnittstelle 12 der Fernwartung und -proprammierung des
Gebäudeentlüftungssystems.
Im Ausführungsbeispiel ist weiterhin eine Systemkoppelstelle 18 vorgesehen, mit
deren Hilfe die Anbindung und Integration von Wärmerückgewinnungs-,
Raumbelüftungs- sowie Heizungs- und Solaranlagen und weitere Systeme der
komplexen Gebäudeleittechnik und bedarfsweise auch der Anschluß weiterer
Lüftungsstränge 21 ermöglicht werden soll.
Gemäß der Fig. 1 und 2 werden abweichend vom Ausführungsbeispiel 1 die
Informationen der Schalter 3.n und der Sensoren 4.n mit einer separaten
Steuereinheit mit Busanschluß 1.n gekoppelt. Über das Steuerleitungs-Bussystem
7 gelangen die entsprechenden Informationen zur Steuereinheit des jeweiligen
Abluftventils 2.n, wie dies auf der rechten Seite der Etage n. in den Fig. 1 und
2 dargestellt ist.
Gemäß der Fig. 1 und 2 unterscheidet sich die Lösung des vorliegenden Beispiels
vom Ausführungsbeispiel 2 lediglich dadurch, daß die Steuereinheit 1.1 für die
Schalter 3.1 und die Sensoren 4.1 mit dem zentralen Strang des Steuerleitungs-
Bussystems 7 und darüber hinaus mit der Steuereinheit des jeweiligen
Abluftventils 2.1 verbunden ist. Im Falle der Verwendung eines Netzleitungs-
Bussystems 22 gelangen die Informationen der Schalter 3.1 und der Sensoren 4.1
über die jeweilige Steuereinheit 1.1 zunächst über die Netzleitungen der
jeweiligen Wohnungen zu einem Medienkoppler 23 und über diesen in das mit
der Steuereinheit 1.1 des jeweiligen Abluftventils 2.1 verbundene Steuerleitungs-
Bussystem 7. Dabei ist es auch möglich, zugleich mehrere Abluftventile 2.1
gleichzeitig anzusteuern oder zu schalten. Eine derartige Ausführungsform ist in
den Fig. 1 und 2 für den linken und rechten Strang der 1. Etage jeweils
dargestellt.
Gemäß der Fig. 2 ist die im Ausführungsbeispiel 1 beschriebene technische
Lösung nach dem vorliegenden Beispiel dadurch modifiziert, daß es im Keller des
mit einem Gebäudeentlüftungssystem auszustattenden Gebäudes zu einer
Nachrüstung des vorhandenen Schrankes für die Elektrozähler 24 kommt, um die
vorhandenen Netzleitungen zumindest teilweise als Netzleitungs-Bussystem 22
nutzen zu können.
Dazu wird am Abgang der Elektrohauptzuleitung 26 zunächst eine Bandsperre 25
und zur Verbindung des Zählerschrankes mit der zentralen Steuerungsanlage des
Gebäudeentlüftungssystems, bestehend aus der Spannungsversorgung 8, dem
Zeittaktgeber 9, der Rechnerschnittstelle 10, der Hauptuhr 11, der
Fernmeldeschnittstelle 12 und dem Buskoppler 19, ein
Medienkoppler 23 zwischengeschaltet. Derartige Medienkoppler 23 befinden
sich notwendigerweise auch jeweils zwischen den Elektrozuleitungen der
einzelnen Wohnungen und den separaten Zweigen des Steuerleitungs-Bussystems
7 in den einzelnen Gebäudeetagen 1 bis n sowie im Bereich des Abluftventilators
6 im Dachbereich des Gebäudes.
Schließlich ist das Ausführungsbeispiel auch noch durch die
Elektrohauptzuleitung 26, einen separaten Elektrozähler 24 und weiteren
Komponenten des Entlüftungssystems gekennzeichnet.
Gemäß der Fig. 3 bis Fig. 7 sind Zuordnungsvarianten der in den Fig. 1 und 2
aufgeführten Steuereinheiten 1.1 . . . 1.n zu den Abluftventilen 2.1 . . . 2.n, den
Schaltern 3.1 . . . 3.n und den Sensoren 4.1 . . . 4.n dargestellt.
Dabei kann je nach Anwendungsfall die Steuereinheit 1.1 . . . 1.n direkt im
Abluftventil 2.1 . . . 2.n integriert sein oder sie ist im Gehäuse der Schalter 3.1 . . . 3.n
bzw. der Sensoren 4.1 . . . 4.n angeordnet, wenn diese räumlich voneinander
getrennt sind.
Es ist auch möglich, die Steuereinheit 1.1 . . . 1.n in einem separaten Gehäuse
anzuordnen.
Ferner ist es zur Kosteneinsparung und zur effektiven Gestaltung des Systems
möglich, der zentralen Steuereinheit 1.1 . . . 1.n mehrere räumlich nahe beieinander
angeordnete Abluftventile 2.1 . . . 2.n, Schalter 3.1 . . . 3.n und /oder Sensoren 4.1 . . . 4.n
zuzuordnen, wie es aus Fig. 7 ersichtlich ist.
1.1
. . .
1
.n Steuereinheit mit BUS-Anschluß
2.1
. . .
2
.n Abluftventil
3.1
. . .
3
.n Schalter
4.1
. . .
4
.n Sensoren
5
Drehzahlsteller
6
Abluftventilator
7
Steuerleitungs-Bussystem
8
Spannungsversorgung
9
Zeittakt
10
Rechnerschnittstelle
11
Uhr
12
Fernmeldeschnittstelle
13
zentraler Abluftschacht
14
Steuereinheit für Drehzahlsteller
15
Rauch-/Brandmelder
16
Temperaturfühler
17
Drucksensor
18
Systemkoppelstelle
19
BUS-Koppler
20
Netzanschluß für Lüftermotor
21
Anschluß weiterer Lüftungsstränge
22
Netzleitungsbussystem
23
Medienkoppler
24
Elektrozähler
25
Bandsperre
26
Elektrohauptzuleitung
Claims (13)
1. Vorrichtung zur Steuerung eines Entlüftungssystems in einen mehrere Wohnungen
(1, n) bzw. Räume und einen gemeinsamen Abluftschaft (13) für diese aufweisenden
Gebäude, enthaltend: einen dem Abluftschaft (13) zugeordneten, zentralen Abluftventilator
(6) mit steuerbarer Drehzahl, wenigstens zwei den Wohnungen (1, n) zugeordnete, in
verschiedene Stellungen steuerbare Abluftventile (2.1, 2.n), den Abluftventilen (2.1, 2.n)
zugeordnete Mittel (3.1, 3.n; 4.1, 4.n) zur Lieferung von Informationen über Ereignisse,
die ein Lüftungserfordernis signalisieren, eine erste, frei programmierbare Steuereinrich
tung zur Steuerung der Abluftventile (2.1, 2.n) und eine zweite Steuereinrichtung (14) zur
Steuerung der Drehzahl des Abluftventilators (6) in Abhängigkeit von den Stellungen der
Abluftventile (2.1, 2.n), dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinrichtung mit den
Abluftventilen (2.1, 2.n) direkt verbundene Steuereinheiten (1.1, 1n) enthält, die jeweils eine frei
programmierbare Logik, mit zugeordneten Abluftventilen (2.1, 2.n) verbundene Steuer
ausgänge und mit den Mitteln (3.1, 3.n; 4.1, 4.n) verbundene Eingänge aufweisen, daß
die Steuereinheiten (1.1, 1.n) miteinander und mit der ebenfalls eine frei programmierbare
Logik aufweisenden zweiten Steuereinrichtung (14) durch ein gemeinsames Bussystem
(7, 22) verbunden sind, über das Informationen über die Zustände der Abluftventile (2.1,
2.n) und Informationen von anderen Systemkomponenten (8 bis 11) austauschbar und
übertragbar sind, und daß die Steuerung der Abluftventile (2.1, 2.n) unter Berücksichti
gung der Informationen über die Ereignisse, Zustände und andere Systemkomponenten (8
bis 11) anhand der in den zugeordneten Steuereinheiten (1.1, 1.n) gespeicherten Program
me erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (3.1, 3.n;
4.1, 4.n) manuell betätigbare Schalter und/oder Sensoren enthalten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen
Systemkomponenten (9 bis 11) eine Zeitschaltuhr zur Durchführung zyklischer Entlüftun
gen enthalten.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
anderen Systemkomponenten einen Drucksensor (17) und/oder Temperatursensor (16)
enthalten.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Steuereinheit (1.1, 1.n) eine eindeutige Adresse zugeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Steuereinheit (1.1, 1.n) vorgesehen ist, die mit mehreren, räumlich nahe beieinander liegende Abluftventilen (2.1,
2.n) und zugehörige Mittel (3.1, 3.n; 4.1, 4.n) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Systemkomponenten (8 bis 11) eine Rechnerschnittstelle für das Bussystem aufweisen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abluftventile (2.1, 2.n) mit selbsthemmenden, elektrisch betätigbaren Antrieben ausgestat
tet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoren (4.1, 4.n) in die zugeordneten Abluftventile (2.1, 2.n) integriert sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheiten (1.1, 1.n) unmittelbar an den zugeordneten Abluftventilen (2.1, 2.n)
angeordnet, sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheiten
(1.1, 1.n) direkt in die zugeordneten Abluftventile (2.1, 2.n) integriert sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheiten
(1.1, 1.n) in den Gehäusen der Schalter (3.1, 3.n) oder Sensoren (4.1, 4.n) angeordnet
sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das
Bussystem (7, 22) mit einer Fernmeldeschnittstelle (12) in Verbindung steht.
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