DE19835024C2 - Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung in einem geschlossenen Raum - Google Patents
Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung in einem geschlossenen RaumInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung in einer
Saunakabine, wobei zur Einstellung eines als erwünscht vorbestimmten Raumklimas
verschiedene Klimafaktoren und insbesondere Temperatur und Feuchte berücksichtigt
werden. Je nach Saunabetriebsart werden unterschiedliche Temperatur- und Feuchte
werte eingestellt. Für eine sog. finnische oder Trockensauna sind die Temperaturwerte
beispielsweise relativ hoch und die Feuchtewerte sehr gering. Für eine Dampfsauna lie
gen die Temperaturwerte dagegen eher in einem mittleren Bereich, wie auch die
Feuchtewerte. Dies gilt analog für weitere Saunabetriebsarten. Zur Einstellung des der
jeweiligen Saunabetriebsart entsprechenden Raumklimas werden Ist-Werte zumindest
für Temperatur und Feuchte ermittelt und mit vorgegebenen Soll-Werten für die jeweili
ge Saunabetriebsart verglichen. Soll- und Ist-Werte werden durch Steuerung und/oder
Regelung einer Heizeinrichtung und einer Verdampfereinrichtung aneinander angegli
chen. Bei sogenannten Aufgüssen innerhalb der Saunakabine kann auf ein Abgleichen,
beispielsweise der dadurch ansteigenden Feuchtewerte im Hinblick auf vorgegebene
Soll-Feuchtewerte zumindest für eine gewisse Zeit verzichtet werden.
Die beschriebene Klimasteuerung und/oder -regelung ist aus der Praxis, für Saunakabi
nen bekannt und stellt in der Regel ein relativ komplexes System dar. Bei dem zugehö
rigen Raumklima ist zu beachten, daß dies nicht exakt mathematisch beschreibbar oder
durch ein entsprechendes Modell wiedergegeben werden kann. Damit ein Raumklima
als angenehm für die Saunabenutzer empfunden wird, spielen eine Reihe subjektiver
Empfindungen und individueller Gewohnheiten der Saunagäste eine Rolle. Dabei gibt
es allerdings durchaus je nach Saunabetriebsart bestimmte Raumklimata, die nahezu
von allen Badegästen als angenehm empfunden werden. Ein solches als angenehm
empfundenes Raumklima kann durchaus für einen bestimmten Temperatur- und/oder
Feuchtebereich vorliegen, so daß eine einfache Regel beispielsweise lauten könnte: "Ist
die Temperatur in einem höheren Bereich und die absolute Feuchte gering, dann ist das
Raumklima angenehm."
Solchen subjektiven Empfindungen und individuellen Gewohnheiten der Saunagäste ist
durch bekannte Klimasteuerungen und/oder -regelungen gar nicht oder nur in sehr be
grenztem Umfang entsprechbar, da bestimmte Temperatur- und Feuchtewerte vorge
geben und eingeregelt werden, wobei die Einregelung für jeden Klimafaktor einzeln und
ohne Berücksichtigung des anderen Klimafaktors erfolgt. Dadurch wird stetig ein
Raumklima eingeregelt, das durch einen bestimmten Temperatur- und einen bestimm
ten Feuchtewert vorgegeben ist.
In Elektronik 1995, Nr. 7, Seiten 72-76, wird in den Artikel "Weder zu kalt noch zu feucht
- Klimaregelung mit Fuzzy-Logik" von J. Feddern und Dr. J. Gebhardt eine Klimarege
lung mit Fuzzy-Logik beschrieben, bei der mittels einer Klimaanlage Temperatur und
Luftfeuchtigkeit in einem bestimmten Bereich eingeregelt werden. Die entsprechenden
Zugehörigkeitsfunktionen oder Reglereinstellungen sind in diesem Artikel angegeben,
wobei als Eingangsgrößen der Klimaregelung Ablufttemperatur, Außentemperatur, Zu
luft-Temperaturdifferenz, Abluft-Feuchtedifferenz und Zuluft-Feuchte dienen.
In DE 197 00 964 A1 ist eine Raumklimatisierung mit Fuzzy-Regler beschrieben. Außer
Temperatur und Feuchtigkeit sollen auch Geräusche, Bilder, Düfte, sowie andere Para
meter der Luftzusammensetzung gesteuert werden.
DE 41 35 006 A1 beschreibt eine Sicherheitseinrichtung für Saunakabinen, mittels der
ein Dampferzeuger bei Vorliegen eines gesundheitsgefährdenden Klimas ausgeschaltet
werden soll.
In IKZ Haustechnik, 1993, Heft 19, Seiten 32-43, wird in "Praktische Einführung in die
Regelungstechnik" von R. Keusgen eine allgemeiner digitaler Regler mit einer
Schwimmbadtemperaturwasserregelung beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Klimasteuerung
und/oder -regelung bezüglich der Berücksichtigung des Zusammenspiels von zumindest
Temperatur und Feuchte zur Einstellung eines als angenehm empfunden bestimmten
Raumklimas in einer Saunakabine zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im Zusammenhang mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß eine Fuzzy-Logik Abweichun
gen zwischen den gemessenen Ist-Werten und den Soll-Werten von fuzzifizierten Klimafaktoren
durch Abgabe von Stellsignalen zur Steuerung und/oder Regelung der Heiz- und Ver
dampfereinrichtung zum Erhalt oder zur Einstellung eines entsprechend zu einer
Saunabetriebsart vorbestimmten, gegebenenfalls fuzzifizierten Raumklimas vermindert.
Eine Fuzzy-Logik bzw. ein Fuzzy-Steuer- und -Regelwerk hat sich seit mehreren Jahren
in der Automatisierungs- und Regelungstechnik etabliert. Insbesondere bei Abläufen,
die sich nur schwer mathematisch beschreiben lassen oder für die es oftmals kein ma
thematisches Modell gibt, kommt die Fuzzy-Logik zum Einsatz. Durch Fuzzy-Logik las
sen sich insbesondere Erfahrungswerte bei der Klimatisierung eines geschlossenen
Raums, wie beispielsweise einer Saunakabine berücksichtigen, die auch als
"Expertenwissen" bezeichnet werden. Dieses Expertenwissen kann beispielsweise
durch Diagramme realisiert sein, die für jede Saunabetriebsart entsprechende Wertebe
reiche für Temperatur und Feuchte für ein als angenehm empfundenes Raumklima wie
dergeben. In diesen Erfahrungswerten spiegelt sich das subjektive Empfinden bzw. die
individuellen Gewohnheiten der Saunagäste wieder, so daß diese bei der Klimasteue
rung und/oder -regelung berücksichtigt werden. Da die Fuzzy-Logik mit unscharfen
Mengen und gegebenenfalls auch unscharfen Variablen arbeitet, ergibt sich ein als an
genehm empfundenes Raumklima, nicht nur bei einem bestimmten Feuchte- und/oder
Temperaturwert, sondern für bestimmte miteinander zusammenhängende Temperatur-
und Feuchtewerte.
Das Vorangehende spiegelt sich wider in z. B. der folgenden Regel:
"Wenn die Temperatur nicht zu hoch und die absolute Feuchte gering ist, dann ist das
Klima angenehm."
Dabei werden die sogenannten linguistischen Variablen, wie "Temperatur nicht zu hoch"
oder "Feuchte gering" durch unscharfe Mengen wiedergegeben. Ob ein entsprechender
Temperatur- oder Feuchtewert in seiner zugehörigen unscharfen Menge liegt, wird
durch einen prozentual angegebenen Zugehörigkeitsgrad des entsprechenden Wertes
zu dieser Menge wiedergegeben. Beispielsweise könnte ein Temperaturwert von 90°C
zu 80% in der unscharfen Menge der nicht zu hohen Temperaturen liegen. Entspre
chend könnte ein relativer Feuchtewert von 5%, beispielsweise zu 70% in der zugehöri
gen unscharfen Menge der geringen Feuchte liegen. Entsprechend kann auch das
Raumklima in sogenannter Weise fuzzifiziert sein, so daß auch ein als angenehm emp
fundenes Raumklima durch eine unscharfe Menge wiedergegeben wird. Die vorgenann
ten Werte für Temperatur und Feuchte können in diesem Zusammenhang beispielswei
se einen Zugehörigkeitsgrad von 80% zur unscharfen Menge des angenehmen Raum
klimas für eine finnische Saunabetriebsart aufweisen.
Erfindungsgemäß ist es möglich, wenigstens Temperatur und Feuchte so einzuregeln,
daß bezüglich eines fuzzifizierten Raumklimas beispielsweise zumindest zu 80% ein als
angenehm vorgegebenes Raumklima eingestellt wird. Dabei ergibt sich ein gewisser
Spielraum zum Einstellen von Temperatur und Feuchte, so daß beispielsweise ein
"angenehmes" Raumklima sowohl bei 93°C und 5% relativer Feuchte als auch 92°C
und 7% relativer Feuchte vorliegen könnte. Eine Regelung der Temperatur- und
Feuchtewerte erfolgt daher nicht unbedingt bis zum Erreichen vorgegebener Soll-Werte
für diese Klimafaktoren.
Allerdings ist es ebenfalls aufgrund der Fuzzy-Logik möglich, vorgegebene Soll-Werte
für beispielsweise Temperatur und Feuchte einzuregeln, was bekannterweise gegen
über anderen Regelungsarten schneller und im wesentlichen hysteresefrei erfolgt. So
kann beispielsweise das fuzzifizierte Raumklima durch die fuzzifizierten Klimafaktoren
bestimmt sein und das als angenehm vorbestimmte Raumklima sich durch Einregeln
auf die vorgegebenen Soll-Werte der Klimafaktoren ergeben.
Um festzulegen, was nahezu alle Saunagäste oder wenigstens die Mehrheit der Bade
gäste als subjektiv angenehm empfinden oder um deren individuelle Gewohnheiten
beim Saunen festzustellen, können die einzuregelnden Soll-Werte der Klimafaktoren zur
Einstellung des Raumklimas durch statistische Erhebungen über subjektives Empfinden
und individuelle Gewohnheiten einer Vielzahl von Saunabesuchern ermittelt werden.
Zusätzlich kann es eine Einstellmöglichkeit geben, welche zwischen unterschiedlichen
Badegasttypen unterscheidet. Diese Typen von Badegästen können ebenfalls stati
stisch ermittelt werden. Dabei fällt z. B. unter "normal" jene Gruppe von Badegästen,
welche z. B. 90% der Fläche unter der Gaußschen Normalverteilungskurve
(Glockenkurve) als statistische Verteilung in beiden Richtungen aufweist.
Die Einstellmöglichkeiten können dabei beispielsweise folgendermaßen für drei ver
schiedene Typen von Badegästen ausgebildet sein:
"soft" Diese Gruppe von Badegästen entspricht dem linken Randbereich der Gaußschen Normalverteilungskurve, welche z. B. 5% der Gesamtfläche einschließt, wobei diese Badegäste ein extrem mildes Klima bevorzugen;
"normal" Diese Gruppe von Badegästen entspricht 90% der Fläche unter der Gaußschen Normalverteilungskurve, ausgehend von der Mitte in beide Richtungen, also jenen Werten mit der höchsten Anzahl mit den als angenehm bezeichneten Klimawerten;
"extrem" Diese Gruppe von Badegästen entspricht dem rechten Randbereich der Gaußschen Normalverteilungskurve, welche z. B. 5% der Gesamtfläche einschließt, wobei diese Badegäste ein extrem heißes Klima bevorzugen, z. B. 110°C Sauna mit Aufguß.
"soft" Diese Gruppe von Badegästen entspricht dem linken Randbereich der Gaußschen Normalverteilungskurve, welche z. B. 5% der Gesamtfläche einschließt, wobei diese Badegäste ein extrem mildes Klima bevorzugen;
"normal" Diese Gruppe von Badegästen entspricht 90% der Fläche unter der Gaußschen Normalverteilungskurve, ausgehend von der Mitte in beide Richtungen, also jenen Werten mit der höchsten Anzahl mit den als angenehm bezeichneten Klimawerten;
"extrem" Diese Gruppe von Badegästen entspricht dem rechten Randbereich der Gaußschen Normalverteilungskurve, welche z. B. 5% der Gesamtfläche einschließt, wobei diese Badegäste ein extrem heißes Klima bevorzugen, z. B. 110°C Sauna mit Aufguß.
Solche zusätzlichen Einstellmöglichkeiten sind vor allen Dingen auch für den privaten
Bereich wichtig, um den Badegästen Rechnung zu tragen, die nicht unter den als stati
stisch ermittelten "normalen" Bereich fallen.
Durch die Fuzzy-Logik sind auch weitere Faktoren, die zusätzlich für die Regelung oder
die Steuerung des Raumklimas entscheidend sein können oder dieses zumindest be
einflussen, zu berücksichtigen. Solche Faktoren sind beispielsweise die Leistung einer
Heizeinrichtung, die Leistung einer Verdampfereinrichtung, die Größe des Raumes, die
Anzahl von in dem Raum befindlichen Personen, ein Luftwechsel innerhalb des Rau
mes, ein Luftdruck innerhalb des Raumes, eine Beleuchtungsstärke einer Beleuch
tungseinrichtung innerhalb des Raumes, gegebenenfalls die Farbe der Beleuchtungs
einrichtung, der prozentuale Anteil von Sauerstoff O2 und/oder Stickstoff N2 und/oder
Kohlendioxid CO2 der Luft oder dergleichen. Als Beispiel sei angeführt, daß in einer klei
nen und beengenden Saunakabine als Raum die ansonsten selben Werte der Klimafak
toren zu einem subjektiv empfundenen "erdrückenden und belastenden" Klima im Ge
gensatz zu einer größeren Saunakabine, beispielsweise mit einem hohen Luftwechsel,
führen können. Ebenso können bestimmte Temperatur- und Feuchtewerte bei einer
vollbesetzten Saunakabine subjektiv zu einem unangenehmen Raumklima führen, wäh
rend dieselben Werten bei einer nur wenig besetzten Saunakabine als angenehm
empfunden werden. All diese weiteren Klimafaktoren, können von der Fuzzy-Logik zur
Einstellung eines als angenehm ermittelten Raumklimas berücksichtigt werden.
Weiterhin gibt es bestimmte Werte für die Klimafaktoren, die beispielsweise das Herz-
Kreislaufsystem belasten oder zumindest als unbehaglich eingestuft werden können.
Die Fuzzy-Logik bietet als weiteren Vorteil, daß auch ein entsprechendes medizinisches
Fachwissen über Raumklima und damit verbundene gesundheitliche Belastungen ins
besondere des Herz-Kreislaufsystems berücksichtigt werden können, indem beispiels
weise nach medizinischen Gesichtspunkten vorbestimmte Klimafaktoren eingestellt
werden. Dies kann beispielsweise über folgende Regel erfolgen: "Wenn Temperatur und
absolute Feuchte hoch, der Luftwechsel gering und der Luftdruck sehr hoch ist, dann ist
das Raumklima unangenehm und belastet das Herz-Kreislaufsystem."
Um beispielsweise den Luftdruck, den Luftwechsel, die Gerüche innerhalb der Sauna
kabine oder auch die Beleuchtungsstärke oder Beleuchtungsfarbe innerhalb der
Saunakabine zu ändern, kann die Fuzzy-Logik über entsprechende Signale eine Venti
lationseinrichtung und/oder eine Geruchsabgabeeinrichtung und/oder eine Beleuch
tungseinrichtung steuern. Die entsprechenden Steuersignale ergeben sich als Aus
gangsgrößen der Fuzzy-Logik über eine entsprechende Defuzzifizierung der in der Fuz
zy-Logik verarbeiteten Variablen bzw. Klimafaktoren unter Berücksichtigung der ent
sprechenden Verarbeitungsregeln dieser Klimafaktoren.
Die entsprechenden Ist-Werte für die zu berücksichtigenden Klimafaktoren können
durch zugeordnete Sensoren bestimmt und der Fuzzy-Logik zugeführt werden. Ebenso
können direkt Differenzwerte zwischen Soll- und Ist-Werten zugeführt werden. Dies gilt
insbesondere für die Temperatur- und Feuchtewerte.
Weiterhin ist es möglich, die Eingangs- und Ausgangsgrößen sowohl in digitaler als
auch analoger Form durch die Fuzzy-Logik zu verarbeiten, bzw. von dieser abzugeben.
Ebenfalls möglich ist, daß einige Eingangsgrößen digital und andere analog eingegeben
werden und entsprechend einige Ausgangsgrößen digital und andere analog ausgege
ben werden. Die entsprechenden Ausgangsgrößen werden dann durch intelligente
Steuerungen weiterverarbeitet. Eine Ausgangsgröße kann beispielsweise eine analoge
Soll-Drehzahlvorgabe für einen Lüfter einer Ventilationseinrichtung mit integrierter Dreh
zahlregelung sein. Eine weitere Ausgangsgröße kann ein digitales Signal zum Einschal
ten von Phasen einer Heizeinrichtung in Sternschaltung sein. Ein anderes analoges
Ausgangssignal kann zur Ansteuerung einer Heizeinrichtung mit eigener Regeleinheit
dienen.
Die Feuchte innerhalb der Saunakabine kann als relative oder absolute Feuchte durch
eine entsprechende Sensoreinrichtung bestimmt werden und der zugehörige Meßwert
kann in analoger oder digitaler Form der Fuzzy-Logik zur Weiterverarbeitung zugeführt
werden.
Um bei Vorliegen von unbehaglichen Klimafaktoren oder entsprechendem Raumklima
die Saunagäste zu warnen, kann eine Alarmeinrichtung von der Fuzzy-Logik in einem
solchen Fall angesteuert werden. Eine solche Alarmeinrichtung kann ein Summer, eine
Signalleuchte oder dergleichen sein.
Um die Fuzzy-Logik mit Werten der entsprechenden Klimafaktoren zu versorgen, kann
sie über einen Speicherbereich bzw. eine entsprechende Speichereinrichtung verfügen.
Beispielsweise Klimafaktoren, die feste Parameter sind, wie Raumgröße, Leistung der
Heizeinrichtung, Anordnung der Heizeinrichtung im Raum, Leistung der Verdampferein
richtung, Anordnung der Verdampfereinrichtung im Raum oder dergleichen werden ins
besondere bei der Initialisierung der Fuzzy-Logik eingegeben und abgespeichert. Wei
terhin kann die Fuzzy-Logik mit einer entsprechenden Auswahleinrichtung zur Auswahl
einer Saunabetriebsart verbunden sein.
Um beispielsweise nicht stetig die entsprechenden Klimafaktoren zu regeln bzw. zu
steuern, kann die Fuzzy-Logik eine Zeittaktschaltung von zumindest Temperatur-
und/oder Feuchte steuern. Auf diese Weise kann unter anderem in Abhängigkeit von
einem Personenwechsel innerhalb der Saunakabine, einem Öffnen der Saunakabine,
einem Aufguß innerhalb der Kabine oder dergleichen, die Regelung von zumindest
Temperatur und/oder Feuchte zeitweise ausgesetzt oder zu bestimmten Zeitpunkten
eingeschaltet werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren nä
her erläutert und beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Klimasteuerung und/oder -regelung mit Fuzzy-
Logik;
Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung einer Fuzzy-Logik mit zwei Eingangsgrößen, und
Fig. 3 unscharfe Mengen für Temperatur als einer Eingangsgröße der Fuzzy-Logik.
In Fig. 1 ist prinzipiell ein Fuzzy-Steuer- und -Regelwerk als Fuzzy-Logik 1 dargestellt.
Dies weist eine Reihe von Eingängen zur Eingabe von Eingangsgrößen 2 bis 11 auf.
Weiterhin weist die Fuzzy-Logik 1 eine Reihe von Ausgängen zur Abgabe von Aus
gangsgrößen 12 bis 17 auf. Weitere Eingänge bzw. Ausgänge sind möglich und teilwei
se angedeutet.
Die erste Eingangsgröße 2 ist eine Soll-Temperatur für eine Saunakabine, in der ein
Raumklima gesteuert und geregelt werden soll. Im Zusammenhang mit der ersten Ein
gangsgröße steht die zweite Eingangsgröße 3, die eine Ist-Temperatur oder eine Diffe
renz zwischen Soll- und Ist-Temperatur ist.
Die nächsten Eingangsgrößen sind in analoger Weise eine Soll-Feuchte 4 und eine Ist-
Feuchte 5 bzw. die Differenz aus Soll- und Ist-Feuchte.
Die nächste Ausgangsgröße 6 kennzeichnet einen Luftwechsel in der Saunakabine und
als weitere Eingangsgröße 7 wird ein in der Saunakabine gemessener Luftdruck, der
Fuzzy-Logik 1 zugeführt.
Weitere Eingangsgrößen sind Kabinengröße 8, Leistung 9 einer Heizeinrichtung, Lei
stung 10 einer Verdampfereinrichtung und Leistung 11 einer Ventilationseinrichtung.
Bezüglich der verschiedenen Eingangsgrößen und insbesondere im Hinblick auf die
Temperatur- und Feuchtewerte sind in der Fuzzy-Logik 1 unscharfe Mengen definiert,
siehe beispielsweise Fig. 2 und 3. Diese sind je nach Ausgestaltung der Fuzzy-Logik
durch Dreiecke bzw. Trapeze bei linearisierten unscharfen Mengen dargestellt. Ebenso
ist es möglich, daß statt der Dreieckseiten ein S-förmiger Verlauf zur Begrenzung der
unscharfen Mengen verwendet wird.
Die unscharfen Mengen ergeben sich aus Erfahrungswerten, siehe beispielsweise Fig.
3, wobei eine erste unscharfe Menge 18, beispielsweise als Menge der für einen
Saunabetrieb zu niedrigen Temperaturwerte bezeichnet werden kann. Die zweite un
scharfe Menge 19 kann als Menge der für einen Biosaunabetrieb mehr oder weniger
geeigneten Temperaturwerte und die dritte unscharfe Menge 20 als die Menge der für
einen Trockensaunabetrieb als mehr oder weniger angenehmen Temperaturwerte an
gesehen werden. Die vierte unscharfe Menge 21 kann in diesem Fall die für einen
Saunabetrieb zu hohen Temperaturwerte umfassen.
Durch eine Fuzzifizierung der Fuzzy-Logik 1 wird dann ein zugeführter Temperaturwert
einer oder mehrerer dieser unscharfen Mengen zugeordnet und ein entsprechender
Zugehörigkeitsgrad ermittelt.
Da sich die in Fig. 3 dargestellten unscharfen Mengen paarweise zumindest teilweise
überlappen, kann ein Temperaturwert beispielsweise zu 70% der zweiten unscharfen
Menge 19 und zu 30% der dritten unscharfen Menge 20 angehören. Durch die Fuzzy-
Logik 1 sind dann entsprechende Verknüpfungsvorschriften zwischen den verschiede
nen zugeführten Werten bzw. Variablen abzuarbeiten, wie beispielsweise eine Verknüp
fungsvorschrift zwischen Temperatur und Feuchte, nach Fig. 2. Es sei angemerkt, daß
für jede der der Fuzzy-Logik 1 zugeführten Eingangsgrößen unscharfe Mengen gemäß
entsprechender linguistischer Variablen definiert werden können. Beispielsweise wären
entsprechende unscharfe Mengen bzw. linguistische Variablen für einen Luftdruck
"Luftdruck niedrig", "Luftdruck angenehm", "Luftdruck hoch". Auch die weiteren, zum Teil
fest vorgegebenen Eingangsgrößen, wie beispielsweise die Leistungen der verschiede
nen Einrichtungen, können durch die Fuzzy-Logik 1 durch entsprechende Verknüp
fungsvorschriften mit den übrigen Eingangsgrößen zur Einstellung eines angenehmen
Raumklimas berücksichtigt werden.
Eine mögliche "UND"-Verknüpfung zwischen Temperatur T und Feuchte F ist in Fig. 2
dargestellt. Durch die Verknüpfung ergibt sich eine pyramidenförmige unscharfe Menge,
die einem als angenehm bezeichneten Raumklima entspricht. Weitere als unangenehm
festgestellte unscharfe Raumklimamengen sind zur Vereinfachung mit den zugehörigen
T- und F-Bereichen nicht dargestellt. Setzt sich das Raumklima aus entsprechend mehr
Eingangsgrößen oder Parametern zusammen, ergibt sich analog eine mehrdimensiona
le unscharfe Menge bzw. Mengen für das Raumklima, wobei je nach Zugehörigkeit zu
einer der Mengen des durch die entsprechenden Eingangsgrößen bzw. Parameter be
stimmten Punktes das Klima beispielsweise als zu 65% als angenehm, zu 5% als unan
genehm kalt und zu 30% als unangenehm heiß bewertet würde. Durch entsprechende
Änderungen einer oder mehrerer der Eingangsgrößen bzw. Parameter durch die Fuzzy-
Logik kann der Zugehörigkeitsgrad beispielsweise zur unscharfen Menge des als ange
nehm bezeichneten Raumklimas erhöht oder auch vermindert werden. Für jede Sauna
betriebsart können in diesem Zusammenhang entsprechende unscharfe Mengen für
das Raumklima vorbestimmt und in der Fuzzy-Logik 1 abgespeichert sein.
Das Abarbeiten der verschiedenen Verknüpfungsvorschriften der Eingangsgrößen der
Fuzzy-Logik bezeichnet man als Interferenz, wobei verschiedene Verarbeitungsregeln
zur Realisierung der Verknüpfungsvorschriften möglich sind, wie die MAX/MIN-Methode,
MAX/PROD-Methode oder dergleichen. Diese sind für die Fuzzy-Logik an sich bekannt
womit hierauf verwiesen wird.
Weitere aus der Fuzzy-Logik bekannte Operatoren oder Verfahren sind ebenfalls an
wendbar, wie beispielsweise kompensatorische Operatoren, Modifizierer, die Verwen
dung unscharfer Zahlen als Eingangsgrößen zur Ermittlung eines entsprechenden Zu
gehörigkeitsgrads zu einer entsprechenden unscharfen Menge usw.
Um entsprechende Ausgangsgrößen durch die Fuzzy-Logik 1 zu erhalten, die bei
spielsweise entsprechenden Stellgrößen 12 bis 14 zur Steuerung einer Heizeinrichtung,
eine Stellgröße 15 zur Steuerung einer Verdampfereinrichtung, einer Stellgröße 16 zur
Steuerung einer Ventilationseinrichtung, einer Stellgröße 17 zur Betätigung einer Alarm
einrichtung oder dergleichen entsprechen, wird eine Defuzzifizierung durchgeführt, um
aus den Eingangsgrößen und deren Verknüpfungen einen exakten Wert für eine ent
sprechende Ausgangsgröße zu erhalten. Für die Defuzzifizierung sind ebenfalls aus der
Fuzzy-Logik bekannte Verfahren anwendbar, wie beispielsweise der "beste Kompromiß"
nach dem Flächenschwerpunktverfahren oder die "plausibelste Lösung" nach dem ME-
AN-OFF-MAXIMUM-Verfahren.
Es ist selbstverständlich, daß andere linguistische Variablen zur Bestimmung unscharfer
Mengen herangezogen werden können, wie beispielsweise "niedrig", "mittel", "hoch" im
Zusammenhang mit Temperatur oder auch Feuchte sowie
im Zusammenhang mit einer die Belastung des Herz-
Kreislaufsystems der Saunabenutzer beschreibenden Variable.
Erfindungsgemäß wird durch die Klimasteuerung und/oder -regelung mit Fuzzy-Logik
eine verbesserte Regelung, beispielsweise von Temperatur und Feuchte, ermöglicht,
indem eine Hysterese bei der Regelung bzw. die Ausregelzeit vermindert werden, und
gleichzeitig ergibt sich die Möglichkeit, Erfahrungswerte über subjektives Wohlbefinden
bzw. individuelle Gewohnheiten der Saunabesucher bei der Einstellung des Raumkli
mas zu berücksichtigen.
Erfindungsgemäß wird durch die Fuzzy-Logik Temperatur und beispielsweise absolute
oder relative Feuchte gleichzeitig geregelt. Es wäre auch möglich, nur Temperatur oder
Feuchte mittels Fuzzy-Logik zu regeln. Weiterhin kann neben der Regelung von Tempe
ratur und Feuchte die Fuzzy-Logik eine Zeittaktschaltung von Temperatur und/oder
Feuchte steuern. Entsprechende Regler für die Fuzzy-Logik können Fuzzy-P-, -PI-,
PID- und -PD-Regler sein.
Claims (13)
1. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung in einer Saunakabine mit
zumindest Temperatur und Feuchte als zur Einstellung eines erwünschten
Raumklimas zu berücksichtigenden Klimafaktoren, wobei entsprechende Ist-
Werte gemessen und Soll-Werte bestimmt bzw. vorgegeben werden und
diese durch Steuerung und/oder Regelung einer Heizeinrichtung und einer
Verdampfereinrichtung einander angeglichen werden, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Fuzzy-Logik Abweichungen zwischen den Ist-
Werten und den Soll-Werten von fuzzifizierten Klimafaktoren durch Abgabe
von Stellsignalen zur Steuerung und/oder Regelung der Heizeinrichtung und
der Verdampfereinrichtung zum Erhalt eines entsprechend zu einer
Saunabetriebsart vorbestimmten, gegebenenfalls fuzzifizierten Raumklimas
vermindert.
2. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das fuzzifizierte Raumklima durch die fuzzifizierten Klimafakto
ren bestimmt wird und das vorbestimmte Raumklima sich bei Erreichen der Soll-
Werte der Klimafaktoren ergibt.
3. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Soll-Werte der Klimafaktoren bzw. das vorbe
stimmte Raumklima durch statistische Erhebungen über individuelle Gewohnhei
ten einer Vielzahl von Saunakabinenbenutzern ermittelt werden.
4. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung nach wenigstens einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuzzy-Logik als
weitere Klimafaktoren zum Erhalt eines vorbestimmten Raumklimas eine Größe
des geschlossenen Raumes und/oder einen Luftdruck innerhalb des Raumes
und/oder eine Leistung der Heizeinrichtung und/oder eine Leistung der Verdamp
fereinrichtungen und/oder eine Leistung einer Ventilationseinrichtung und/oder
Luftwechsel innerhalb des Raumes und/oder eine Beleuchtungsstärke einer Be
leuchtungseinrichtung innerhalb des Raumes und/oder eine Farbe der Beleuch
tungseinrichtung, der prozentuale Anteil von Sauerstoff O2 und/oder Stickstoff N2
und/oder Kohlendioxid CO2 in der Luft oder dergleichen berücksichtigt.
5. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung nach wenigstens einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuzzy-Logik zur
Einstellung des Raumklimas insbesondere individuell als behaglich vorbestimmte
Klimafaktoren einhält.
6. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung nach wenigstens einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuzzy-Logik über
Stellsignale zumindest die Ventilationseinrichtung und/oder eine Geruchsabgabe
einrichtung und/oder die Beleuchtungseinrichtung steuert.
7. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung nach wenigstens einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der
Temperatur der Fuzzy-Logik ein Differenzwert zwischen Soll- und Ist-Wert der
Temperatur zugeführt wird.
8. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung nach wenigstens einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der
Feuchte der Fuzzy-Logik ein Differenzwert zwischen Soll- und Ist-Wert der
Feuchte zugeführt wird.
9. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung nach wenigstens einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangsgrößen
und/oder Ausgangsgrößen der Fuzzy-Logik analog und/oder digital eingegeben
bzw. von dieser ausgegeben werden.
10. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung nach wenigstens einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchte als relati
ve oder absolute Feuchte durch eine Sensoreinrichtung bestimmt und der ent
sprechende Meßwert der Feuchte der Fuzzy-Logik zur Regelung zugeführt wird.
11. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung nach wenigstens einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuzzy-Logik eine
Alarmeinrichtung bei Vorliegen von außerhalb eines insbesondere individuell als
behaglich vorbestimmten Normbereiches liegenden Klimafaktoren ansteuert.
12. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung nach wenigstens einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Speicherbe
reich der Fuzzy-Logik bestimmte Parameter oder Parameterbereiche wie Raum
größe, Leistung der Heizeinrichtung, Anordnung der Heizeinrichtung im Raum,
Leistung der Verdampfereinrichtung, Anordnung der Verdampfereinrichtung im
Raum, vorbestimmte Saunabetriebsarten und zugehörige Raumklimata oder der
gleichen, insbesondere bei einer Initialisierung der Fuzzy-Logik, eingegeben und
abgespeichert werden.
13. Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung nach wenigstens einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuzzy-Logik eine
Zeittaktschaltung von zumindest Temperatur und/oder Feuchte steuert.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1998135024 DE19835024C2 (de) | 1998-08-03 | 1998-08-03 | Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung in einem geschlossenen Raum |
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DE1998135024 DE19835024C2 (de) | 1998-08-03 | 1998-08-03 | Verfahren zur Klimasteuerung und/oder -regelung in einem geschlossenen Raum |
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DE19835024A1 DE19835024A1 (de) | 2000-02-24 |
DE19835024C2 true DE19835024C2 (de) | 2000-09-28 |
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ID=7876307
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Country | Link |
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DE (1) | DE19835024C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007037110B4 (de) * | 2007-08-07 | 2015-04-02 | Klafs Gmbh & Co. Kg | Saunakabine mit Brandmelder |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4135006A1 (de) * | 1991-10-23 | 1993-04-29 | Kurz Rudolf Gmbh & Co | Sicherheitseinrichtung fuer saunakabinen |
DE19700964A1 (de) * | 1997-01-14 | 1998-07-16 | Probst Max Josef | Einrichtung zur Raumklimatisierung |
-
1998
- 1998-08-03 DE DE1998135024 patent/DE19835024C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4135006A1 (de) * | 1991-10-23 | 1993-04-29 | Kurz Rudolf Gmbh & Co | Sicherheitseinrichtung fuer saunakabinen |
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Title |
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KEUSGEN, Rainer: Praktische Einführung in die Regelungstechnik, In: IKZ-Haustechnik, 1993, Heft 19, S. 32-43 * |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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