DE4031113A1 - Klimaanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentralklimaanlage mit Luft­ stromregelung zur jeweils getrennten Regelung der Tempera­ tur in einer Vielzahl von Räumen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Klimaanlage, die eine Differenz ihres Kanal­ widerstands detektieren und die Luftmenge in einem Endkanal schätzen kann.

Es ist bereits eine konventionelle Klimaanlage mit Luft­ stromregelung bekannt, bei der ein Gebläse selektiv gekühl­ te bzw. erwärmte Luft durch einen Kanal, der einen Haupt­ kanal und Zweigkanäle umfaßt, verteilt und einer Vielzahl von Räumen zuführt. Die vom Hauptkanal zu den jeweiligen Räumen führenden Zweigkanäle haben normalerweise vonein­ ander verschiedene Länge. Infolgedessen sind die Zweigka­ näle voneinander hinsichtlich des Klimaluftförderwider­ stands verschieden. Der Luftförderwiderstand in den jewei­ ligen Kanälen wird von unzulänglicher Kanalinstallation wie einer Querschnittsverformung der Kanäle oder durch das Vor­ handensein von Fremdmaterialien in den Kanälen beeinflußt.

Wenn in diesen Fällen und insbesondere im letzteren Fall der Druck in einem gemeinsamen Klimaluftförderkanal, d. h. am Beginn des Kanals, gemessen und der Betrieb des Gebläses auf der Basis dieser Messung geregelt wird, ist es schwie­ rig, für jeden Raum eine Feinregelung der Förderluft und infolgedessen eine Feintemperaturregelung in jedem Raum zu erreichen, weil dabei das Vorhandensein einer Druckverlust­ differenz an Abstromabschnitten des Kanals unberücksichtigt bleibt.

Die konventionelle Einrichtung soll den Druck am Beginn des Kanals aufnehmen, d. h. den Druck der Klimaluft, die die jeweiligen Räume noch nicht erreicht hat, und soll den Betrieb des Gebläses auf der Basis dieser Messung regeln.

Ein Beispiel der konventionellen Einrichtung ist in "REITO KUCHO BINRAN" (neueste Auflage, 4. Abdruck, Abschnitt "Application") von NIHON REITO KYOKAI angegeben. Der Be­ trieb der konventionellen Einrichtung wird nachstehend auf der Grundlage der Abbildung 2.10(a) erläutert, die auf S. 41 von Kap. 2 "AIR CONDITIONING SYSTEM" des oben genannten Artikels beschrieben ist.

Fig. 6 der beiliegenden Zeichnungen ist eine schematische Übersicht des Aufbaus der konventionellen Klimaanlage, die in dem genannten Artikel beschrieben ist.

In Fig. 6 sind mit 1 zu klimatisierende Räume bezeichnet, von denen in der Figur vier vorgesehen sind. Eine Raumein­ heit 2 ist in der Decke oder dergleichen der klimatisierten Räume 1 angeordnet und dient als Klimaluftförderquelle zur selektiven Förderung von gekühlter bzw. erwärmter Luft. Ein Luftfilter 3 entfernt Schmutz und Staub aus der Luft und reinigt sie dadurch. Ein Wärmetauscher 4 kann selektiv die Luft kühlen und erwärmen. Ein Gebläse 5 fördert gekühlte bzw. erwärmte Luft zu den Räumen. Die Raumeinheit 2 besteht aus dem Luftfilter 3, dem Wärmetauscher 4 und dem Gebläse 5. Ein Hauptkanal 6 geht vom Auslaß der Raumeinheit 2 aus. Eine Vielzahl von Zweigkanälen 7 zweigt vom Hauptkanal 6 zu den klimatisierten Räumen 1 ab, und ihre Anzahl entspricht derjenigen der klimatisierten Räume. Zuführluftstellein­ heiten 8 vom Drosseltyp sind in den jeweiligen Zweigkanä­ len 7 angeordnet und können die Luftmenge bzw. das Luft­ volumen zu den jeweiligen klimatisierten Räumen verstellen. Klappen 9 sind in den entsprechenden Zuführluftstellein­ heiten 8 schwenkbar angeordnet. Austrittsöffnungen 10 sind an den Enden der jeweiligen Zweigkanäle 7 angeordnet. An­ saugöffnungen 11 sind jeweils in einem unteren Teil der Tür jedes klimatisierten Raums 1 gebildet. Eine Ansaugöffnung 12 ist in einem Deckenabschnitt eines Gangs gebildet, der außerhalb der klimatisierten Räume 1 liegt. Ein Einlaßkanal 13 dient als Verbindung zwischen der Ansaugöffnung 12 in der Decke und dem Einlaß der Raumeinheit 2. Raumthermostate 14 sind in den jeweiligen klimatisierten Räumen 1 vorge­ sehen und dienen dem Einstellen von Soll-Raumtemperaturen und der Messung von Ist-Raumtemperaturen. Ein Temperatur­ fühler 15 ist im Hauptkanal 6 angeordnet und mißt die Tem­ peratur der vom Gebläse 5 geförderten Klimaluft. Ein Druck­ fühler 16 ist im Hauptkanal 6 angeordnet und mißt den durch die geregelte Luftförderung vom Gebläse 5 bewirkten Wind­ druck. Eine Wärmequelle 17, z. B. eine Wärmepumpe, ist an den Wärmetauscher 4 angeschlossen und steuert den Wärme­ übertragungsbetrieb des Wärmetauschers 4.

Die konventionelle Zentralklima- und -heizanlage ist wie vorstehend beschrieben aufgebaut und umfaßt eine zentrale Klimaluftfördereinrichtung, die selektiv gekühlte bzw. erwärmte Luft im Wärmetauscher 4 erzeugen kann und diese Luft den jeweiligen klimatisierten Räumen 1 durch den Hauptkanal 6 und/oder die Zweigkanäle 7 zuführt, und die Zuführluftstelleinheiten 8 vom Drosseltyp dienen als Zu­ führluftsteller und sind in den jeweiligen Zweigkanälen 7 angeordnet, um die Menge der gekühlten oder erwärmten Luft zu den jeweiligen klimatisierten Räumen 1 durch Verstellen der Öffnungswinkel der Klappen 9 einzustellen.

Nachstehend wird der Betrieb der so aufgebauten konventio­ nellen Klimaanlage beschrieben.

Der Öffnungswinkel der Klappe 9 jeder Zuführluftstellein­ heit 8 wird jeweils geeignet eingestellt, und zwar in Ab­ hängigkeit von einer Temperaturdifferenz zwischen einer vom Benutzer an jedem Raumthermostat 14 eingestellten Soll- Raumtemperatur und der vom Raumthermostat zu diesem Zeit­ punkt gemessenen Ist-Raumtemperatur. Der Druck im Haupt­ kanal 6 ist je nach den Öffnungswinkeln der Klappen 9 ver­ änderlich. Eine Druckänderung im Hauptkanal wird vom Druck­ fühler 16 aufgenommen. Auf der Basis dieses Meßwerts vom Drucksensor kann die vom Gebläse 5 erzeugte Luftmenge so eingestellt werden, daß ein vorbestimmter Solldruck er­ reicht wird. Ferner kann die Änderung der Luftmenge zu einer Änderung der Temperatur der Klimaluft am Auslaß des Wärmetauschers 4 führen. Die Temperaturänderung der Klima­ luft am Auslaß des Wärmetauschers 4 wird vom Temperatur­ sensor 15 aufgenommen, und die Leistung der Wärmequelle 17 kann zur Erzielung einer vorbestimmten Soll-Temperatur der Klimaluft geregelt werden.

Eine solche Folge von Regelvorgängen erlaubt es der Klima­ luft, im wesentlichen eine bestimmte Temperatur zu haben und ferner ein geeignetes Volumen und eine geeignete Tem­ peratur aufzuweisen, um aus den Austrittsöffnungen 10 in die klimatisierten Räume 1 in solchen Luftmengen geblasen zu werden, die von der Größe der Wärmebelastung in den je­ weiligen klimatisierten Räumen 1 abhängen. Die Luft, die das Innere der jeweiligen klimatisierten Räume 1 selektiv klimatisiert bzw. beheizt hat, strömt durch einen Raum wie etwa einen Gang aus den in den Türen gebildeten Ansaugöff­ nungen 11 und in die in der Decke vorgesehene Ansaugöffnung 12. Dann kehrt sie durch den Ansaugkanal 13 zur Raumeinheit 2 zurück. Die zur Raumeinheit zurückgeströmte Luft wieder­ holt gleichartige Strömungsvorgänge entsprechend dem vor­ stehend angegebenen Betrieb.

Wie vorstehend erläutert, wird bei der konventionellen Zentralklima- und -heizanlage, bei der die Zuführluftstell­ einheiten 8 vom Drosseltyp verwendet werden, der optimale Wert der Klimalufttemperatur und der optimale Wert des Klimaluftdrucks in Abhängigkeit von der Änderung der Wärme­ belastungen in den jeweiligen klimatisierten Räumen 1 be­ stimmt. Die Kapazität der Wärmequelle 17 und des Gebläses 5 kann so geregelt werden, daß jeder Optimalwert im wesent­ lichen konstant wird.

Bei der oben beschriebenen konventionellen Klimaanlage wird die Regelung des vom Gebläse 5 erzeugten Luftvolumens auf der Basis einer Druckänderung im Hauptkanal 6 durchgeführt, wobei diese Druckänderung bei Zuführung der Klimaluft her­ vorgerufen wird.

Die Regelung, bei der das Volumen der Klimaluft durch das Gebläse 5 auf der Basis von am Beginn des Hauptkanals 6 gemessenen Drücken geregelt wird, um den Druck an dieser Stelle konstantzuhalten, kann jedoch das Luftvolumen, das durch die jeweiligen Zweigkanäle strömt, d. h., das Luft­ volumen, das den jeweiligen klimatisierten Räumen 1 zuge­ führt wird, nicht in geeigneter Weise aufrechterhalten, weil die Zweigkanäle voneinander verschiedene Zuführluft­ widerstände aufweisen.

Wenn ferner die Zweigkanäle aufgrund von unsachgemäßem Ein­ bau die Luftzufuhr behindern, etwa durch eine Verformung des Kanalquerschnitts oder infolge von Fremdmaterialien in den Kanälen, ist es besonders schwierig, ein geeignetes Zuführluftvolumen zu jedem klimatisierten Raum 1 zu unter­ halten.

Die JP-PS 47 497/1985 zeigt eine Klimaanlage, deren Betrieb unabhängig von einer Druckänderung im Hauptkanal 6 durch­ geführt wird. Dieses System weist die Funktion eines Wind­ geschwindigkeitssensors für Luftvolumenstelleinheiten an den Auslaßöffnungen der Kanäle des Systems auf, um das Ge­ bläse 5 und dergleichen zu steuern. Wenn bei diesem System die Zuführluftstelleinheit mit den schlechtesten Luftzu­ führbedingungen aufgrund des vollständigen Öffnens ihrer Klappe 9 eine Ausgangsluftmenge unterhalb eines vorgege­ benen Luftvolumens liefert, wird auf der Basis der Erfas­ sung dieser Ausgangsluftmenge das vom Gebläse 5 gelieferte Luftvolumen erhöht. Auf diese Weise kann das Gebläse 5 jederzeit so gesteuert werden, daß die Kapazität zumindest ausreichend ist.

Mit der vorstehend angegebenen Lösung ist zwar an jeder Auslaßöffnung ein geeignetes Luftvolumen zu erhalten, aber die Luftvolumenstelleinheiten usw. sind komplex und sehr teuer, was auf das Vorhandensein der Windgeschwindigkeits­ sensoren zurückzuführen ist. Die Anzahl Endgeräte bei einer solchen Klimaanlage beträgt normalerweise ca. 5-15. Es ist ein ausgesprochen wesentlicher Faktor, ob die Kosten der Endgeräte hoch oder wirtschaftlich vertretbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung des Nachteils der konventionellen Klimaanlage und die Bereitstellung einer neuen und verbesserten Klimaanlage, die die Leistung eines Gebläses in geeigneter Weise unter Anwendung einer einfa­ chen Konstruktion und einfacher Vorrichtungen regeln kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Klimaanlage, die umfaßt: eine zentrale Luftzuführeinrich­ tung mit einer einen Wärmetauscher aufweisenden Raumein­ heit, einem Hauptkanal und damit verbundenen Zweigkanälen, wobei die zentrale Luftzuführeinrichtung eine Wärmeüber­ tragung zwischen der Luft und dem Wärmetauscher durchführt und die Luft nach der Wärmeübertragung einer Vielzahl von zu klimatisierenden Räumen mittels eines Gebläses durch den Hauptkanal und die Zweigkanäle zuführt; Zuführluftstell­ einrichtungen, die in den jeweiligen Zweigkanälen angeord­ net sind und jeweils Klappen aufweisen und das Luftvolumen von selektiv gekühlter bzw. erwärmter Luft zu den klimati­ sierten Räumen durch Verstellen der Öffnungswinkel der Klappen einstellen; eine Klappenstelleinrichtung, die in einer Versuchsbetriebsart den Öffnungswinkel der Klappe für jede Zuführluftstelleinrichtung allmählich ändert, während gleichzeitig die übrigen Klappen vollständig geschlossen bleiben; eine Luftvolumenmeßeinrichtung, die das Luftvolu­ men vom Gebläse aufnimmt und das Ist-Luftvolumen mißt; eine Druckdifferenzmeßeinrichtung, die eine Druckdifferenz zwi­ schen der Auslaß- und der Einlaßluft der Raumeinheit auf­ nimmt und eine Zuführluftdruckdifferenz in bezug auf das eigentliche Kanalsystem mißt; und einen Luftvolumenrechner, der die Beziehung zwischen dem die jeweiligen Zuführluft­ stelleinrichtungen durchsetzenden Luftvolumen, den Öff­ nungswinkeln der jeweiligen Klappen und der Zuführluft­ druckdifferenz auf der Basis von Ausgangssignalen der Druckdifferenzmeßeinrichtung, der Luftvolumenmeßeinrichtung und der Klappenstelleinrichtung berechnet zur Ermittlung eines Luftzuführwiderstands in den jeweiligen Kanälen. Da­ bei kann der Luftvolumenrechner so ausgelegt sein, daß er zur Ermittlung des Luftzuführwiderstands in den jeweiligen Kanälen notwendige Initialisierungsinformation in bezug auf die Strömungsregelung bildet; in diesem Fall ist ein Ini­ tialisierungsinformationsgeber vorgesehen, der aus der Klappenstelleinrichtung, der Druckdifferenzmeßeinrichtung und dem Luftvolumenrechner zur Gewinnung der Initialisie­ rungsinformation besteht; und es ist ein Initialisierungs­ informationsspeicher vorgesehen, in dem die Initialisie­ rungsinformation speicherbar ist.

Bei der Klimaanlage nach der Erfindung ändert im Versuchs­ betrieb die Klappenstelleinrichtung den Öffnungswinkel der Klappe jeder Zuführlufteinstelleinrichtung allmählich, wäh­ rend gleichzeitig die übrigen Klappen vollständig geschlos­ sen gehalten werden.

Zu diesem Zeitpunkt mißt die Luftvolumenmeßeinrichtung das Luftvolumen vom Gebläse über den Luftvolumendetektor, und die Druckdifferenzmeßeinrichtung mißt die Druckdifferenz zwischen der Auslaß- und der Einlaßluft der Raumeinheit über den Druckdifferenzdetektor. Der Luftvolumenrechner ermittelt eine tabellen- oder formelartige Beziehung auf der Basis der Öffnungswinkelinformation der Klappen von der Klappenstelleinrichtung, der Luftvolumeninformation von der Luftvolumenmeßeinrichtung und der Zuführluftdruckdifferenz­ information von der Druckdifferenzmeßeinrichtung. Diese Folge von Operationen wird entsprechend der Anzahl der Zu­ führluftstelleinrichtungen wiederholt, so daß sequentiell Informationen bezüglich der Regelung der Zuführluftdruck­ differenz und des Öffnungswinkels der Klappen der Zuführ­ luftstelleinrichtungen für die Förderung eines vorbestimm­ ten Luftvolumens zu den jeweiligen Zweigkanälen akkumuliert wird. Andererseits werden im praktischen Betrieb (Klimati­ sierungs- und Heizbetrieb) die Gebläse und die Öffnungs­ winkel der Regler der Zuführluftstelleinrichtungen in ge­ eigneter Weise auf der Basis solcher Informationen gere­ gelt, so daß es möglich ist, den jeweiligen Räumen je nach ihrem vorgegebenen Luftvolumen selektiv gekühlte oder er­ wärmte Luft zuzuführen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Übersicht, die den Gesamt­ aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der Klimaanlage nach der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm von Luftzuführcharakteristiken, um die im Gebrauch des ersten Ausführungsbei­ spiels verwendete Beziehung zwischen dem von einem Gebläse gelieferten Luftvolumen und Zu­ führluftdruckdifferenzen aufzuzeigen;

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das die Vorgänge beim Ver­ suchsbetrieb des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das die Regelvorgänge für das erste Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 5 eine schematische Übersicht des Gesamtaufbaus eines zweiten Ausführungsbeispiels der Klima­ anlage nach der Erfindung; und

Fig. 6 eine schematische Übersicht des Gesamtaufbaus der konventionellen Klimaanlage.

Die Übersicht von Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau des ersten Ausführungsbeispiels der Klimaanlage. Da die mit 2, 4-7 und 9 bezeichneten Teile denen der konventionellen Klimaanlage von Fig. 6 entsprechen, werden sie der Klarheit halber nicht nochmals erläutert. Ebenso wie die bekannte Klimaan­ lage umfaßt die Klimaanlage nach Fig. 1 eine zentrale Luft­ zuführeinrichtung, wobei der Wärmetauscher 4 Luft selektiv kühlt bzw. erwärmt, und die Klimaluft wird als gekühlte bzw. erwärmte Luft einer Vielzahl von klimatisierten Räumen 1 durch den Hauptkanal 6 und die Zweigkanäle 7 zugeführt; ferner umfaßt die Anlage Zuführluftstelleinrichtungen, die in den jeweiligen Zweigkanälen 7 angeordnet sind und das Volumen der gekühlten bzw. der erwärmten Luft zu den ent­ sprechenden klimatisierten Räumen 1 durch Verstellen der Öffnungswinkel der Klappen 9 einstellen. Da der Betrieb der Klimaanlage gemäß dem Ausführungsbeispiel in der prakti­ schen Betriebsart demjenigen der konventionellen Klimaan­ lage gleicht, wird nachstehend im einzelnen eine Versuchs­ betriebsart der Klimaanlage gemäß dem Ausführungsbeispiel erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Druckdifferenzdetektor 18, der die Druckdifferenz zwischen der Auslaßluft und der Einlaßluft der Raumeinheit 2 erfaßt, wobei diese Raumeinheit aus dem Wärmetauscher 4 und dem Gebläse 5 besteht und diese beiden Komponenten die zentrale Luftzuführeinrichtung bilden. Ein Luftvolumendetektor 19 ist am Beginn des Hauptkanals 6 an­ geordnet und erfaßt das Luftvolumen vom Gebläse 5. Eine Klappenstelleinrichtung 20 verstellt die Öffnungswinkel der Klappen 9 in den jeweiligen Zuführluftstelleinrichtungen. Die Klappen 9 sind mit Antrieben (nicht gezeigt) versehen, die jeweils unabhängig die Öffnungswinkel der Klappen 9 verstellen können. Jeder Antrieb wird in Abhängigkeit von einem Öffnungswinkelsignal von der Klappenstelleinrichtung 20 betätigt und verstellt so den Öffnungswinkel seiner zu­ gehörigen Klappe 9. Eine Luftvolumenmeßeinrichtung 21 mißt das Ist-Luftvolumen auf der Basis eines Meßsignals vom Luftvolumendetektor 19. Eine Druckdifferenzmeßeinrichtung 22 mißt die Ist-Druckdifferenz zwischen der Auslaßluft und der Einlaßluft auf der Basis eines Meßsignals vom Druck­ differenzdetektor 18. Ein Luftvolumenrechner 23 errechnet die Beziehung zwischen dem durch die Zuführluftstellein­ richtungen strömenden Luftvolumen, den Öffnungswinkeln der Klappen 9 und der Druckdifferenz zwischen der Auslaß- und der Einlaßluft auf der Basis der Ausgangssignale von der Druckdifferenzmeßeinrichtung 22, der Luftvolumenmeßeinrich­ tung 21 und der Klappenstelleinrichtung 20. Der Luftvolu­ menrechner 23 empfängt von der Luftvolumenmeßeinrichtung 21 ein Luftvolumen-Meßsignal, von der Druckdifferenzmeßein­ richtung 22 ein Druckdifferenz-Meßsignal und von der Klap­ penstelleinrichtung 20 ein die jeweils betroffene Klappe betreffendes Öffnungswinkel-Ausgangssignal. Der Luftvolu­ menrechner 23 führt arithmetische und logische Operationen und eine Auswertung der Beziehung aus und bringt die Bezie­ hung in Tabellen- oder Gleichungsform, um dadurch den Zu­ führluftwiderstand in den jeweiligen Zweigkanälen zu be­ rechnen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird ein Beispiel der Funktio­ nen und Operationen des Luftvolumenrechners 23 der so auf­ gebauten Klimaanlage erläutert. Fig. 2 ist ein Diagramm von Luftzuführcharakteristiken, wobei die für den Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels angewandte Beziehung des vom Gebläse gelieferten Luftvolumens zu der Druckdifferenz zwi­ schen der Auslaß- und der Einlaßluft gezeigt ist.

Auf der Ordinate in Fig. 2 ist die Zuführluftdruckdifferenz P aufgetragen, die aus der vom Gebläse 5 zwischen der Aus­ laß- und der Einlaßluft der Raumeinheit 2 bewirkten Druck­ differenz ermittelt wird. Auf der Abszisse ist das Luft­ volumen Qi aufgetragen. Die Charakteristik des Gebläses 5 ist als Vollinie gezeichnet. Widerstandskurven, die den Zuführluftwiderstand in jedem der Zweigkanäle 7, die zu den entsprechenden Klappen 9 führen, bezeichnen, sind in Strichlinien gezeichnet. Die durch die Vollinie gegebene Charakteristik wird erhalten, wenn die Gebläsedrehzahl auf einen vorbestimmten Wert festeingestellt ist. Die Wider­ standskurven, die den Zuführluftwiderstand in dem Zweig­ kanal 7 usw. zeigen, ändern sich in der gezeigten Weise in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel D der Klappe 9.

Im Fall der Anwendung solcher Charakteristiken wird der Öffnungswinkel D der Klappe 9 jeder Zuführluftstelleinrich­ tung des ersten Ausführungsbeispiels allmählich schritt­ weise geändert, während gleichzeitig die übrigen Klappen 9 vollständig geschlossen gehalten werden. Die Beziehung zwi­ schen der Zuführluftdruckdifferenz P, dem Luftvolumen Qi und dem Öffnungswinkel Di der Klappe 9 kann ermittelt wer­ den durch Messen der Luftvolumina Qi1, Qi2 und Qi3 und der Zuführluftdruckdifferenzen P1, P2 und P3 entsprechend jedem Luftvolumen, die durch diese schrittweise Änderung des Öff­ nungswinkels der Klappe 9 gegeben sind.

Wenn das Luftvolumen Qi1 und die Zuführluftdruckdifferenz P1 ist, wird unter der Voraussetzung, daß der Öffnungswin­ kel einer der Klappen 9 Di ist und die übrigen Klappen 9 vollständig geschlossen gehalten sind, der Punkt 1 am Schnittpunkt der Zuführluftcharakteristik des Gebläses 5 und der Widerstandskurve zu diesem Zeitpunkt ermittelt. Mit anderen Worten bezeichnet also P1 die vom Gebläse 5 zwi­ schen der Auslaß- und der Einlaßluft der Raumeinheit 2 her­ vorgerufene Druckdifferenz, und P1 ist außerdem gleich dem Zuführluftwiderstand des die Klappe 9 enthaltenden Kanals zu dem Zeitpunkt, zu dem das Luftvolumen Qi1 ist.

Gemäß der hier angegebenen Lösung kann der Zuführluftwider­ stand im Kanal präziser als bei der konventionellen Lösung gefunden werden, bei der der Zuführluftwiderstand nur auf der Grundlage des Drucks im Kanal ermittelt wird. Denn bei der letztgenannten Lösung wird der Druck am Einlaß der Raumeinheit nicht berücksichtigt, und der Zuführluftwider­ stand im Kanal wird nur auf der Basis des Drucks am Auslaß der Raumeinheit ermittelt.

Der gleiche Vorgang wird in bezug auf die Klappen 9 der übrigen Zuführluftstelleinrichtungen zugeführt, und die Beziehung zwischen der Zuführluftdifferenz P, dem Luftvolu­ men Qi und dem Öffnungswinkel Di der Klappe in jedem Luft­ zuführkanal kann in Tabellenform oder Gleichungsform ge­ bracht werden.

Die so als Tabelle oder Gleichung erhaltenen Ergebnisse können entweder in bekannter Weise genützt werden zur Er­ mittlung der jeweiligen Luftvolumina Q in bezug auf die Zuführluftdruckdifferenz P und den Öffnungswinkel Di der Klappe jeder Zuführluftstelleinrichtung; oder das jede Zu­ führluftstelleinrichtung durchsetzende Luftvolumen kann vorgegeben werden, um den Öffnungswinkel Di jeder Klappe 9 in bezug auf die Zuführluftdruckdifferenz P in der Raumein­ heit 2 zu ermitteln.

Mittel wie etwa der Luftvolumenrechner 23 können in einer Klimaanlage vorgesehen sein, um eine auch bisher schon ge­ forderte exakte Zuführluftregelung in den jeweiligen Räumen zu erreichen, indem die Leistung des Gebläses 5 auf der Basis des Luftvolumens und des Öffnungswinkels jeder Klappe 9 eingestellt wird. Eine Klimaanlage mit einem solchen Luftvolumenrechner 23 kann eine präzise Zuführluftregelung in den jeweiligen zu klimatisierenden Räumen realisieren, ohne daß die entsprechenden Zuführluftstelleinrichtungen mit einer Luftvolumenmeßfunktion entsprechend der eingangs genannten JP-PS 47 497 1985 versehen sein müssen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun der Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels der Klimaanlage erläutert. Dieses Flußdiagramm zeigt den Betrieb des Ausführungsbeispiels in der Versuchsbetriebsart. Dabei wird ein Mikrocomputer ver­ wendet, und die Versuchsbetriebsart wird gewählt, um die Routine nach Fig. 3 aufzurufen. Eine Erläuterung der Steu­ erschaltung des Mikrocomputers entfällt.

Wenn die Betriebsart der Klimaanlage auf Versuchsbetrieb umgeschaltet wird, wird die Steuerung der Klimaanlage ent­ sprechend der nachstehenden Routine durchgeführt: In Schritt S1 wird abgefragt, ob die Anlage im Versuchs­ betrieb läuft. Bei NEIN wird die nachstehende Folge von Steuervorgängen nicht ausgeführt. Bei JA wird in Schritt S2 der Betrieb einer Wärmequelle (nicht gezeigt) unterbrochen, und in Schritt S3 wird das Gebläse 5 eingeschaltet. In Schritt S4 wird die Anzahl N der Klappen 9 der an den Hauptkanal 6 angeschlossenen Zuführluftstelleinrichtungen vorgegeben. In Schritt S5 wird eine erste Klappe 9 (I = 1) auf einen Anfangsöffnungswinkel eingestellt, und die übri­ gen Klappen 9 werden vollständig geschlossen. Die Öffnungs­ einstellung der Klappen 9 wird von der Klappenstelleinrich­ tung 20 durchgeführt. In Schritt S6 wird das vom Gebläse 5 gelieferte Ist-Luftvolumen vom Luftvolumendetektor 19 und der Luftvolumenmeßeinrichtung 21 gemessen. In Schritt S7 wird die vom Gebläse 5 zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Raumeinheit 2 hervorgerufene Zuführluftdruckdifferenz vom Druckdifferenzdetektor 18 und der Druckdifferenzmeßein­ richtung 22 gemessen. In Schritt S8 wird abgefragt, ob die Klappe 9 (I = 1) auf einen vorbestimmten nachfolgenden Öff­ nungswinkel eingestellt werden soll. Bei JA wird in Schritt S0 die Stellung der Klappe 9 (I = 1) auf den nachfolgenden Öffnungswinkel geändert. Dann springt der Ablauf zu Schritt S6 zurück, und die Schritte S6 und S7 werden ausgeführt. Die Änderung des Öffnungswinkels wird normalerweise in zwei oder drei Stufen durchgeführt, dies ist allerdings je nach der Art der Klappe 9 verschieden. Die übrigen Klappen 9 bleiben auch bei Änderung des Öffnungswinkels vollständig geschlossen. Die Operationen der Schritte S6-S9 werden so lange wiederholt, bis der Öffnungswinkel der Klappe 9 einen vorbestimmten größten Vorgabewert erreicht hat.

Wenn dagegen in Schritt S8 bestimmt wird, daß die Klappe 9 (I = 1) nicht auf einen neuen Öffnungswinkel eingestellt werden sollte (was bedeutet, daß der Öffnungswinkel der Klappe 9 den vorbestimmten größten Vorgabewert erreicht hat), wird in Schritt S10 abgefragt, ob die Klappe 9, die den größten Vorgabewert erreicht hat, die N-te Klappe ist. Bei NEIN wird der vorhergehenden Information I die Ziffer 1 hinzuaddiert, um in Schritt S11 eine neue Information I zu erzeugen. Der Ablauf springt zu Schritt S5 zurück, und die gleichen Vorgänge werden wiederholt. Auf diese Weise werden derartige Vorgänge nacheinander in bezug auf sämtliche Klappen 9 von I = 1 bis I = N durchgeführt, so daß die die Operationen N-mal wiederholt werden.

Wenn in Schritt S10 bestätigt wird, daß die Klappe 9 die N-te Klappe ist (I = N), wird die Beziehung zwischen dem Öffnungswinkel, dem Luftvolumen und der Zuführluftdruck­ differenz jeder Klappe 9 auf der Basis der Daten dieser Faktoren, die in der obigen Ablaufsequenz gewonnen wurden, berechnet, wodurch eine tabellen- oder formelartige Bezie­ hung in bezug auf die jeweilige Zuführluftstelleinrichtung ermittelt wird. Diese Berechnung wird vom Luftvolumenrech­ ner 23 durchgeführt.

Die Steueroperationen für die Klappen 9 und das Gebläse 5, die unter Nutzung der tabellen- oder formelartigen Bezie­ hung zwischen dem Öffnungsgrad, dem Luftvolumen und der Zuführluftdruckdifferenz in bezug auf die einzelnen Klappen 9 durchgeführt werden, sollen nachstehend unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 4 kurz erläutert werden. Das Flußdiagramm von Fig. 4 zeigt die Steuervorgänge des ersten Ausführungsbeispiels der Klimaanlage.

Wenn bei Beendigung des Prozesses in Schritt S12 von Fig. 3 die Routine von Fig. 4 aufgerufen wird, nützt in Schritt S21 der Luftvolumenrechner 23 die formelhafte oder tabel­ lenförmige Beziehung für jede Zuführluftstelleinrichtung, um die erforderliche Zuführluftdruckdifferenz Pi in bezug auf ein willkürliches Luftvolumen zu ermitteln, das für jede Zuführluftstelleinrichtung zum Zeitpunkt der vollstän­ dig geöffneten Klappe erforderlich ist. Im nächsten Schritt S22 wird der Höchstwert (Pimax) der erforderlichen Zuführ­ luftdruckdifferenzen Pi der Zuführluftstelleinrichtungen ausgewählt. In Schritt S23 werden die Öffnungswinkel der Klappen, deren jede ein vorgegebenes Luftvolumen liefern kann, wenn die Zuführluftdruckdifferenz Pi gleich Pimax ist, auf der Basis der formelhaften oder tabellarischen Beziehung in bezug auf jede Zuführluftstelleinrichtung er­ mittelt. Zu diesem Zeitpunkt entspricht der Öffnungswinkel der Klappe 9 der Zuführluftstelleinrichtung, deren erfor­ derliche Zuführluftdruckdifferenz Pi in Schritt S21 Pimax war, selbstverständlich dem vollständig geöffneten Zustand. Dann werden in Schritt S24 die Klappenöffnungswinkel den jeweiligen Zuführluftstelleinrichtungen als Befehle zuge­ führt, um die Öffnungswinkel der Klappen 9 einzustellen.

Dann wird in Schritt S25 das Gebläse 5 so gesteuert, daß die Summe des zu jeder Zuführluftstelleinrichtung benötig­ ten Luftvolumens gleich dem von der Luftvolumenmeßeinrich­ tung gemessenen Luftvolumen wird. Auf diese Weise wird die Summe des erforderlichen Luftvolumens gleich dem gesamten Ist-Luftvolumen gemacht.

Derartige Steueroperationen können in einfacherer Weise eine solche Zuführluftregelung durchführen, daß die für die Luftzuführung erforderliche Energie minimierbar ist, wie z. B. in der eingangs erwähnten JP-PS 47 497/1985 angegeben ist.

Wie beschrieben, werden die Steueroperationen, durch die die Klappenstelleinrichtung 20 den Öffnungswinkel jeder Klappe 9 der Zuführluftstelleinrichtungen ändert, während die übrigen Klappen vollständig geschlossen sind, in der Versuchsbetriebsart durchgeführt. Das vom Gebläse 5 zu die­ sem Zeitpunkt gelieferte Luftvolumen wird über den Luft­ volumendetektor 19 von der Luftvolumenmeßeinrichtung 21 gemessen. Ferner wird die Zuführluftdruckdifferenz, die durch die Luftzuführung vom Gebläse 5 zur Raumeinheit 2 hervorgerufen ist, über den Druckdifferenzdetektor 18 von der Druckdifferenzmeßeinrichtung 22 gemessen. Der Luftvolu­ menrechner 23 ermittelt die Beziehung zwischen den Öff­ nungswinkeln der Klappen 9, dem Luftvolumen und der Zuführ­ luftdruckdifferenz auf der Basis der diese Faktoren betref­ fenden Informationen von der Klappenstelleinrichtung 20, der Luftvolumenmeßeinrichtung 21 und der Druckdifferenzmeß­ einrichtung 22 und bringt diese Beziehung in Tabellen- oder Gleichungsform. Diese sequentiellen Operationen werden ent­ sprechend der Anzahl der Zuführluftstelleinrichtungen wie­ derholt. Informationen bezüglich der Regelung der Zuführ­ luftdruckdifferenz und der Öffnungswinkel der Klappen 9 zur Förderung eines vorbestimmten Luftvolumens zu den Zweig­ kanälen werden nacheinander akkumuliert. Auf diese Weise wird die Differenz in den Luftströmungsbahnen der Kanäle vorher aufgenommen, das Luftvolumen jeder das Luftvolumen bestimmenden Endeinheit wird indirekt geschätzt, und ein geeigneter Öffnungswinkel jeder Klappe 9 für ein erforder­ liches Luftvolumen wird ermittelt.

In der Klimatisierungs- oder Heizbetriebsart können das Gebläse 5 und der Öffnungswinkel jeder Klappe 9 in geeig­ neter Weise auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Informationen geregelt werden und führen den zu klimati­ sierenden Räumen 1 in geeigneter und stabiler Weise gekühl­ te oder erwärmte Luft zu.

Im übrigen genügt es, den oben beschriebenen Versuchs- oder Initialisierungsbetrieb nur einmal bei der Probeeinstellung der Klimaanlage durchzuführen. Die meisten für diese Probe­ einstellung notwendigen Einrichtung sind für den Normal­ betrieb nicht erforderlich. Insbesondere ist der Druckdif­ ferenzdetektor 18 allgemein teuer und kann einer Kosten­ senkung der Anlage entgegenstehen.

Angesichts dieser Tatsachen wird ein zweites Ausführungs­ beispiel nach Fig. 5 vorgeschlagen, das sich in zwei we­ sentlichen Punkten von dem oben beschriebenen Ausführungs­ beispiel unterscheidet.

Ein Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß ein Initialisierungsinformationsspeicher 24 vorgesehen ist. In diesem sind tabellarisch oder formelmäßig Initialisierungs­ informationen hinsichtlich der Luftzuführung gespeichert und gesammelt, die vom Luftvolumenrechner 23 ermittelt wur­ den, um den Zuführluftwiderstand in den jeweiligen Kanälen festzustellen. Der zweite Unterschied des Ausführungsbei­ spiels nach Fig. 5 besteht darin, daß eine Initialisie­ rungsinformationsgebereinheit 25 vorgesehen ist, die von der Klimaanlage nach der Erfindung trennbar ist. Die Ini­ tialisierungsinformationsgebereinheit besteht aus der Klap­ penstelleinrichtung 20, dem Druckdifferenzdetektor 18, der Druckdifferenzmeßeinrichtung 22 und dem Luftvolumenrechner 23, die nur für den Versuchsbetrieb erforderlich sind.

Normalerweise gehört die Initialisierungsinformationsgeber­ einheit 25 einem Unternehmer, der die Klimaanlage eingebaut hat. Die Initialisierungsinformationsgebereinheit 25 kann an der Anlage nur zum Zeitpunkt des Versuchsbetriebs in­ stalliert werden, um die notwendige Initialisierung durch­ zuführen. Die Initialisierungsinformationen, die bei in­ stallierter Initialisierungsinformationsgebereinheit 25 gewonnen werden, werden in dem Initialisierungsinforma­ tionsspeicher 24 gespeichert.

Eine solche trennbare Konstruktion kann nicht nur zu einer Kostensenkung der Gesamtanlage beitragen, sondern kann auch einen teuren Hochdruckdifferenzdetektor 18 verwenden, um die Initialisierungsinformationen mit hoher Präzision zu gewinnen, wodurch die Präzision der Strömungsregelung ver­ bessert wird.

Claims (2)

1. Klimaanlage,
gekennzeichnet durch
eine zentrale Luftzuführeinrichtung mit einer einen Wärmetauscher (4) aufweisenden Raumeinheit (2), einem Hauptkanal (6) und damit verbundenen Zweigkanälen (7), wobei die zentrale Luftzuführeinrichtung eine Wärmeüber­ tragung zwischen der Luft und dem Wärmetauscher (4) durch­ führt und die Luft nach der Wärmeübertragung einer Vielzahl von zu klimatisierenden Räumen (1) mittels eines Gebläses (5) durch den Hauptkanal (6) und die Zweigkanäle (7) zu­ führt;
Zuführluftstelleinrichtungen, die in den jeweiligen Zweigkanälen (7) angeordnet sind und jeweils Klappen (9) aufweisen und das Luftvolumen von selektiv gekühlter bzw. erwärmter Luft zu den klimatisierten Räumen durch Verstel­ len der Öffnungswinkel der Klappen (9) einstellen;
eine Klappenstelleinrichtung (20), die in einer Ver­ suchsbetriebsart den Öffnungswinkel der Klappe (9) für jede Zuführluftstelleinrichtung allmählich ändert, während gleichzeitig die übrigen Klappen vollständig geschlossen bleiben;
eine Luftvolumenmeßeinrichtung (21), die das Luftvolumen vom Gebläse (5) aufnimmt und das Ist-Luftvolumen mißt;
eine Druckdifferenzmeßeinrichtung (22), die eine Druck­ differenz zwischen der Auslaß- und der Einlaßluft der Raum­ einheit (2) aufnimmt und eine Zuführluftdruckdifferenz in bezug auf das eigentliche Kanalsystem mißt; und
einen Luftvolumenrechner (23), der die Beziehung zwi­ schen dem die jeweiligen Zuführluftstelleinrichtungen durchsetzenden Luftvolumen, den Öffnungswinkeln der jewei­ ligen Klappen und der Zuführluftdruckdifferenz auf der Basis von Ausgangssignalen der Druckdifferenzmeßeinrichtung (22), der Luftvolumenmeßeinrichtung (21) und der Klappen­ stelleinrichtung (20) berechnet zur Ermittlung eines Luft­ zuführwiderstands in den jeweiligen Kanälen.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftvolumenrechner so ausgelegt ist, daß er zur Ermittlung des Luftzuführwiderstands in den jeweiligen Kanälen notwendige Initialisierungsinformation in bezug auf die Strömungsregelung bildet;
daß ein Initialisierungsinformationsgeber (25) vorge­ sehen ist, der aus der Klappenstelleinrichtung (20), der Druckdifferenzmeßeinrichtung (22) und dem Luftvolumenrech­ ner (23) zur Gewinnung der Initialisierungsinformation be­ steht und der von der Klimaanlage trennbar ist; und
daß ein Initialisierungsinformationsspeicher (24) vor­ gesehen ist, in dem die Initialisierungsinformation spei­ cherbar ist.