DE4427356A1 - Einrichtung zur Regelung der Luftqualität in einem Raum - Google Patents
Einrichtung zur Regelung der Luftqualität in einem RaumInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung der Luftqualität in einem Raum nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Einrichtung eignet sich beispielsweise zur bedarfsgesteuerten Lüftung von Räumlichkeiten,
deren Belegung und Belastung mit Luft schlechter Qualität voraussehbar ist. Beispiele solcher
Räumlichkeiten sind Konferenzräume, Schulungsräume, Turnhallen, Umkleideräume, Toiletten, Hotel
zimmer, Einzelbüros. Die Lüftung und/oder Klimaregelung solcher Räume kann nicht durch eine fixe
Zeitplansteuerung über eine Schaltuhr erfolgen.
Aus dem Datenblatt 5481 der Firma Landis & Gyr ist eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1
genannten Art bekannt, mit der mittels eines Präsenzmelders die zeitliche Belegung eines solchen
Raumes erfaßt und entsprechend die Zuluftklappe des Raumes geöffnet oder geschlossen wird, wobei eine
Zeitverzögerungsschaltung und eine Mindestöffnungsdauer der Zuluftklappe vorgesehen sind.
Es ist auch bekannt, die Konzentration eines Gases wie Kohlendioxid oder einer Mischung von Gasen in
einem solchen Raum zu messen und für die Regelung der Luftqualität zu verwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung anzugeben, mit dem in nur zeitweise belegten
Räumen auf energiesparende Weise eine hohe Luftqualität erzielbar ist.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Besondere Ausführungsarten und Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Einrichtung zur Luftqualitätsregelung,
Fig. 2 einen optischen Strahlengang derselben,
Fig. 3 einen weiteren Strahlengang,
Fig. 4 verschiedene Signale,
Fig. 5 ein Zwischensignal und ein Regelsignal und
Fig. 6 ein Sensorsignal und ein weiteres Regelsignal.
Die Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zur Regelung der Luftqualität in einem Raum 7 mit einem Sensor 1 zur
Erzeugung von zwei Signalen X und Y, einem Regler 11 und einem Element 12 einer Lüftungs- oder
Klimaanlage. Der Sensor 1 weist ein optisches Element 2, ein optisches Filter 3, einen infrarot
empfindlichen Strahlungsdetektor 4 und eine elektronische Schaltung 5 auf. Das optische Element 2 dient
dazu, den Raum 7 in verschiedene, wenigstens aber eine, Erfassungszonen 6 zu unterteilen und diese auf
den Strahlungsdetektor 4 abzubilden. Das Filter 3 ist im Strahlengang zwischen dem optischen Element 2
und dem Strahlungsdetektor 4 angeordnet oder in das optische Element 2 integriert oder als Bestandteil des
Strahlungsdetektors 4 ausgebildet. Das Filter 3 ist durchlässig für wenigstens eine Spektrallinie eines
vorbestimmten Gases und bildet ein frequenzselektives Element, so daß nur Strahlung vorbestimmter
Frequenzbereiche aus den Erfassungszonen 6 zum Strahlungsdetektor 4 gelangen kann. Das Filter 3 ist
z. B. für Kohlendioxid (CO₂) ausgelegt. Das Element 12 kann beispielsweise ein Stellglied für eine
Luftklappe oder ein drehzahlregelbarer Gebläseantrieb zur Dosierung von frischer Zuluft oder auch ein
Ventil zur Mischung von Frischluft und Abluft sein.
Der Strahlungsdetektor 4 erzeugt ein Signal U entsprechend der Intensität der auf ihn auftreffenden
Wärmestrahlung. Wärmequellen bilden insbesondere Personen 8, die sich im Raum 7 aufhalten. Falls sich
eine Person 8 teilweise in wenigstens einer der Erfassungszonen 6 befindet, gelangt von ihr ausgehende
Strahlung auf den Strahlungsdetektor 4, soweit sie weder vom Gas noch vom Filter 3 absorbiert wird. Das
Gas verhält sich wie ein optisches Filter, dessen Durchlässigkeit von seiner Konzentration abhängt. Die
Intensität des Signales U hängt somit unter anderem von der Zahl der Personen 8 ab, soweit sie sich
innerhalb der Erfassungszonen 6 befinden, und von der Konzentration des Gases. Sie hängt weiter ab von
der mittleren Entfernung der Personen 8 vom Sensor 1. Bei jeder Bewegung einer Person aus einer
Erfassungszone 6 heraus oder in eine Erfassungszone 6 hinein ändert sich die Intensität der auf den
Strahlungsdetektor 4 auftreffenden Wärmestrahlung, es sei denn, daß die Konzentration des Gases so
hoch ist, daß die Wärmestrahlung im Durchlässigkeitsbereich des Filters 3 vom Gas vollständig
absorbiert wird. Am Ausgang des Strahlungsdetektors 4 steht somit im Verlauf der Zeit t ein Signal U(t)
zur Verfügung, dessen Amplitude Informationen über die Zahl der Personen 8 im Raum 7 und über die
Konzentration des Gases enthält und dessen Frequenzspektrum von der Bewegungstätigkeit der im Raum 7
anwesenden Personen 8 abhängig ist. Die elektronische Schaltung 5 dient dazu, aus dem Signal U zwei
Signale X und Y abzuleiten, die spezifischere Informationen enthalten, so daß sie zur Regelung der
Luftqualität im Raum 7 herangezogen werden können. Die Signale X und Y sind auf den Regler 11
geführt, der zwei entsprechende Eingänge aufweist. Der Regler 11 bildet aus den Signalen X und Y ein
einziges Regelsignal R zur Steuerung bzw. Regelung des Elementes 12.
Die elektronische Schaltung 5 enthält in einer Parallelschaltung einen Integrator 9, welcher als Signal X
den zeitlichen Mittelwert des Signales U bildet, und einen Bandpass 10, welcher als Signal Y den in einen
vorbestimmten Frequenzbereich fallenden Anteil des Signales U extrahiert. Die Zeitkonstante des
Integrators 9 ist so vorbestimmt, daß kurzzeitige Schwankungen des Signales U ausgemittel sind. Sie
beträgt einige Sekunden bis Minuten. Die Parameter wie Resonanzfrequenz und Güte des Bandpasses 10
sind so gewählt, daß er für Frequenzen im Signal U durchlässig ist, die von Bewegungen der Personen 8
in Erfassungszonen 6 hinein oder heraus stammen. Solche Frequenzen liegen im Bereich einiger Hertz, ein
typischer Wert ist 0,5 Hz. Das zweite Signal Y stellt also ein Maß für die Bewegungstätigkeit m der sich
im Raum 7 befindenen Personen 8 dar. Die Bedeutung des Signales X läßt sich als Maß für die
Konzentration c des Gases interpretieren.
Die Fig. 2 zeigt eine Ausführung des optischen Elementes 2 als ein Element mit einer aus Teilflächen 13
gebildeten Oberfläche, die auffallende Strahlung entweder spiegeln oder absorbieren. Von einer
Strahlungsquelle S ausgehende Wärmestrahlung gelangt nach den Gesetzen der geometrischen Optik zum
Strahlungsdetektor 4, da sie von einer Teilfläche 13 reflektiert wird, während von einer Strahlungsquelle T
ausgehende Wärmestrahlung auf dem geometrisch optischen Weg zum Strahlungsdetektor 4 auf eine
absorbierende Teilfläche 13 trifft und deshalb zum Strahlungsdetektor 4 gelangt. Auf diese Weise ist
der Raum 7 in Erfassungszonen 6 unterteilt, welche als schraffierte Flächen angedeutet sind. Eine Unter
teilung des Raumes 7 in verschiedene Erfassungszonen 6 ist wie in der Fig. 3 dargestellt, auch möglich
mit einem Element 2, das anstelle spiegelnder Teilflächen durchlässige Teilflächen 13 aufweist. Die
Oberfläche des Elementes 2 ist derart in absorbierende oder reflektierende bzw. durchlässige Teilflächen
13 unterteilt des Strahlungsdetektors 4 so angeordnet, daß die durch die Erfassungszonen 6
definierten Raumgebiete in ihren Abmessungen auf die zu erwartenden Bewegungen der Personen 8
abgestimmt sind, so daß typische menschliche Bewegungen in der Regel in eine Erfassungszone 6 hinein
oder aus einer Erfassungszone 6 heraus führen. Damit wird erreicht, daß typische Bewegungen zu einem
Signal U mit einem hohen Frequenzanteil im Durchlaßbereich des Bandpasses 10 führen. Die Teilflächen
13 des Elementes 2 können auch aus optisch unterschiedlich brechenden Teilflächen 13 gebildet sein,
beispielsweise aus optischen Phasen- oder Amplitudengittern.
Ein möglicher zeitlicher Verlauf des Signales U ist in der Fig. 4 beispielhaft dargestellt. Zu einem
Zeitpunkt t₁ betreten mehrere Personen 8 (Fig. 1) den gut gelüfteten Raum 7. Ein Teil der von ihnen
abgegebenen Wärmestrahlung gelangt zum Strahlungsdetektor 4. Die CO₂ Konzentration nimmt nun zu,
so daß das vom Strahlungsdetektor 4 gemessene Signal U abnimmt. Infolge einsetzender Zufuhr von
Frischluft nimmt die Qualität der Raumluft wieder zu, so daß das Signal U ansteigt. Zum Zeitpunkt t₂
verlassen die Personen 8 den Raum 7. Die Fig. 4 zeigt weiter das am Ausgang des Integrators 9 anliegende
Signal X, das am Ausgang des Bandpasses 10 anliegende Signal Y sowie daraus abgeleitete binäre Signale
Xbin, Ybin, zwei alternative Zwischensignale V=VOR und V=VAND und ein aus dem Zwischensignal
VAND abgeleitetes Regelsignal RAND. Die folgende Betrachtung dient dazu, den Signalen X und Y eine
anschauliche physikalische Bedeutung in bestimmten ausgewählten Konstellationen zuzuordnen und
daraus Zielvorgaben für die Bildung des Regelsignales R abzuleiten. Bei einer einfachen Betrachtungs
weise werden die Signale X und Y durch Vergleich mit je einem vorbestimmten Bezugswert X₀ bzw. Y₀ in
die binären Signale Xbin und Ybin mit Werten "-" und "+" digitalisiert, wobei ein Minuszeichen "-" für
einen Wert des entsprechenden Signales steht, der kleiner als der Bezugswert X₀ bzw. YO ist, und wobei
ein Pluszeichen "+" für einen Wert steht, der größer oder gleich dem Bezugswert ist. Die möglichen
Konstellationen von Wertepaaren Xbin, Ybin zu einem beliebigen Zeitpunkt sind in der folgenden Tabelle
dargestellt. Ihnen ist hilfsweise ein Interpretationswert c für die Konzentration des Gases und ein
Interpretationswert m für die Bewegungstätigkeit der Personen 8 im Raum 7 zugeordnet, so daß in
physikalisch anschaulicher Weise eine Zielvorgabe für das Regelsignal R formulierbar ist. In der letzten
Spalte sind beispielhaft zwei mögliche Zwischensignale VAND und VVOR dargestellt, die solche
Zielvorgaben zur Bildung des Regelsignales R darstellen. Das Zwischensignal VAND ist ähnlich einer
UND Verküpfung aus der Bewegungstätigkeit m und der Gaskonzentration c abgeleitet und kann drei
verschiedene Werte "-", "○ oder "+" annehmen. Das Zwischensignal VOR entspricht einer logischen
ODER Verknüpfung der Bewegungstätigkeit m und der Gaskonzentration c und kann nur binäre Werte "-"
oder "+" annehmen. Ffür die Bildung eines Regelsignales R gilt die Vereinbarung, daß ein Minuszeichen
des Zwischensignales V eine Änderung der zu regelnden Größe in negativer Richtung, ein Pluszeichen
eine Änderung in positiver Richtung und ein Zeichen "○" keine Änderung bewirken soll.
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, ist das Signal Y direkt als Maß für die Bewegungstätigkeit m der
Personen 8 interpretierbar. Der Bezugswert Y₀ ist mit Vorteil entsprechend der Funktion des zu lüftenden
Raumes 7 einstellbar. Jede Bewegungsmeldung ist gleichzeitig eine Anwesenheitsmeldung. Falls der
Bezugswert Y₀ einen sehr kleinen Wert aufweist, besitzt das Signal Y nur die Funktion der
Präsenzmeldung. Im dargestellten Beispiel ist die Gaskonzentration c durch Invertieren aus dem Signal X
ableitbar.
In einem ersten Anwendungsbeispiel ist das Element 12 der Lüftungs- oder Klimaanlage ein einstufiger
Ventilator mit den zwei Betriebsstufen ausgeschaltet und eingeschaltet. Die Aufgabe der möglichen
Zwischensignale "-", "○" und "+" ist also die, daß das Zwischensignal V="-" den ausgeschalteten
Ventilator in diesem Zustand belassen oder den eingeschalteten Ventilator ausschalten soll. Das Zwischen
signal V="+" soll zum Einschalten des ausgeschalteten Ventilators führen bzw. den eingeschalteten
Ventilator eingeschaltet lassen. Das Zwischensignal V="○" soll den Ventilator in seinem momentanen
Betriebszustand belassen. Falls der Regler 11 mit dem Zwischensignal VOR arbeitet, dann ist das
Zwischensignal VOR direkt als Regelsignal R=ROR für den Ventilator verwendbar, d. h. ROR=VOR. In
der Fig. 4 stellt das Regelsignal RAND ein nach den vorstehend beschriebenen Regeln aus dem
Zwischensignal VAND gebildetes Regelsignal R=RAND dar.
Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, sind beide Regelsignale R=VOR und R=RAND im Grundsatz geeignet
zur Regelung des Ventilators während der Zeitspanne von t₁ bis t₂, während das Ausschalten des
Ventilators nicht gewährleistet ist, nachdem die Personen den Raum 7 verlassen haben. Dies kommt
daher, daß der Zustand Xbin='-', Ybin='-' zusätzlich zu der in der Tabelle angegebenen Interpretation auch
bedeuten kann, daß der Raum 7 leer ist. Der Regler 11 ist deshalb dahingehend programmiert, daß er das
Regelsignal R von '+' auf '-' setzt, falls er während einer vorgegebenen Zeitspanne, der Nachlaufzeit TN,
den Zustand R='+', Xbin='-', Ybin='-' feststellt. Bei einer einfachen Ausführung ist die Nachlaufzeit TN so
groß eingestellt, daß der Raum Fig. 7 am Ende der Nachlaufzeit TN gut gelüftet ist, auch wenn sich viele
Personen 8 im Raum 7 aufhalten. Falls sich am Ende der Nachlaufzeit TN Personen 8 im Raum 7
aufhalten, setzt die Regelung der Luftqualität nicht aus, da der Strahlungsdetektor 4 dann ein Signal
Xbin='+' detektiert.
In einem zweiten Anwendungsbeispiel ist das Element 12 ein zweistufiger Ventilator mit zwei Leistungs
stufen. Die Fig. 5 zeigt beispielhaft einen möglichen Verlauf des Zwischensignales V=VAND und des
Regelsignales R. Der Ventilator nimmt seinen Betriebszustand entsprechend dem Wert des Regelsignales
R ein. Die Bereiche zwischen den zwei verschiedenen Leistungsstufen sind in der Fig. 5 als gestrichelte
horizontale Linien dargestellt. Das Regelsignal R ist aus dem zeitlichen Integral des Zwischensignales V
gebildet
wobei als Rundbedingung eine Begrenzungsfunktion eingebaut ist, so daß immer Rmin <=R <=Rmax
gilt. Die Begrenzungsfunktion dient dazu, das Regelsignal R dem Leistungsbereich des Ventilators
anzupassen. Die untere Begrenzung Rmin dient einerseits als Schwellwert und bewirkt ein gut definiertes
Einschalten des ausgeschalteten Ventilators. Falls das Regelsignal R bewirkt, daß der Ventilator
ausgeschaltet ist oder bei maximaler Leistung arbeitet, nützt eine weitere Verkleinerung bzw. Erhöhung
des Regelsignales R nichts. Es macht im Gegenteil die Einrichtung träge. Die obere Begrenzung Rmax
verkleinert z. B. diese Trägheit, indem ein Wechsel des Zwischensignals von "+" oder "○" nach "-" innert
angemessener Zeit dazu führt, daß der Ventilator vom Betrieb in der zweiten zum Betrieb in die erste
Leistungsstufe geschaltet wird. Der Parameter a ist zur optimalen Einstellung des Reglers 11 auf den
verwendeten Ventilator und den zu lüftenden Raum 7 einstellbar. Bei einem besonders komfortablen
Regler 11 erfolgt die Optimierung des Parameters a selbsttätig.
Ein solcher Regler 11 eignet sich auch zur Steuerung eines stufenlosen Ventilators, wobei das Regelsignal
R einen Sollwert für die Drehzahl des stufenlosen Ventilators darstellt. Falls das Element 12 eine Luft
klappe ist, bei der die Beziehung zwischen ihrem Stellwinkel und dem Volumenstrom nichtlinear ist, bildet
der Regler 11 vorteilhaft ein um die Nichtlinearität des Volumenstromes korrigiertes Regelsignal R für den
Stellwinkel.
Die Verwendung des Zwischensignales VOR führt zu einer Präventivlüftung, sobald Personen 8 den Raum
7 betreten, da der Regler 11 ein Regelsignal "+" abgibt, obwohl die Gaskonzentration noch niedrig ist.
Dies hat für später eintretende Personen 8 den Vorteil, daß die Luftqualität gleichbleibend hoch ist, weil
die Lüftung nicht erst beginnt, wenn die Gaskonzentration einen unangenehm wirkenden Wert erreicht hat.
Andererseits wird durch die vorgeschlagene Regelungsart ein sparsamer Energieverbrauch erreicht, da der
Betrieb der Lüftung bedarfsgerecht erfolgt.
Die Größen für die Bewegungstätigkeit m und für die Konzentration c eines Gases sind nicht in jedem Fall
notwendig zur Gewinnung des Regelsignales R. Die Signale X und Y sind dem Regler 11 auch direkt
zuführbar. In der Tabelle ist ein grobes Werteraster angegeben, wobei der Wahl der Bezugswerte X₀ und
Y₀ eine große Bedeutung zukommt. Ein besseres Regelverhalten ist erzielbar, wenn die Tabelle als
Hilfsmittel zur Bildung von geeigneten Regeln betrachtet wird, wie durch die Verwendung der analogen
Signale X und Y anstelle der binären Signale Xbin und Ybin ein Regelsignal R gebildet werden soll, das
bei den in der Tabelle enthaltenen Situationen das gleich Regelverhalten ergibt. Wie vorgängig erwähnt,
stellen die Interpretationswerte m und c zwar Zwischenwerte mit einer anschaulichen Bedeutung dar, deren
Bedeutung ist aber nicht in jedem Fall eindeutig. Das Signal X kann nämlich einen kleinen Wert
annehmen, wenn die Zahl der Personen 8 im Raum 7 klein und die Gaskonzentration klein ist oder wenn
die Zahl der Personen 8 im Raum 7 groß und die Gaskonzentration hoch ist. Zur Unterscheidung dieser
Situation wie auch zur Erhöhung der Energieeffizienz der Regelung der Luftqualität ist der Regler 11
vorteilhaft mit einer Art Gedächtnisfunktion versehen. Diese Funktion kann z. B. in der Art einer zeitlichen
Analyse des Signales X verwirklicht sein, wobei der Regler 11 ausgehend von der Situation eines gut
gelüfteten leeren Raumes 7 die absoluten Werte des Signales X zur Bestimmung einer ungefähren Anzahl
Personen 8 im Raum 7 heranzieht. Betreten z. B. sechs Personen 8 miteinander den Raum 7 während einer
Zeitdauer, in der sich die Gaskonzentration nur unwesentlich ändert, dann ist die Amplitude X im
statistischen Mittel doppelt so groß, wie wenn nur drei Personen 8 den Raum 7 betreten. Der Regler 11 ist
vorzugsweise mit einem Algorhythmus derart ausgebildet, daß er einen ungefähren Wert für die Anzahl
der Personen 8 im Raum 7 immer dann aus der Amplitude des Signales X ableitet, wenn das Regelsignal R
darauf hinweist, daß der Raum 7 gut gelüftet ist, d. h. daß die Gaskonzentration niedrig ist, und wenn das
zweite Signal Y die Anwesenheit von Personen 8 meldet. In den oben angeführten Beispielen ist dies z. B.
der Fall, wenn das Signal Y einen Wert "+" und das Regelsignnal R einen bezüglich seines Arbeitsbereiches
vergleichsweise niedrigen Wert aufweist. Dank der in geeigneten Zeitpunkten durchgeführten Bestimmung
der Anzahl Personen 8 im Raum 7 ist das Signal X durch den Regler 11 so aufbereitbar, daß sein
aufbereiteter Wert eindeutig ein Maß für die Gaskonzentration c darstellt. Ein solches Regelmodell ist in
der Folge erläutert.
Die Fig. 6 zeigt in schematisierter Form einen möglichen zeitlichen Verlauf des Signales X sowie des
Regelsignales R, wie es weiter unten definiert ist. Zum Zeitpunkt t₁ betreten drei Personen 8 (Fig. 1) den
gut gelüfteten Raum 7, was zu einem Anstieg des Signales X von einem Wert A₀ auf einen Wert A₁ führt.
Infolge zunehmender CO₂ Konzentration nimmt die Stärke des Signales X kontinuierlich ab. Zum
Zeitpunkt t₂ beträgt dessen Wert A₂ und es betreten zwei weitere Personen 8 den Raum 7, so daß das
Signal X vom Wert A₂ ansteigt auf den Wert A₃. Infolge weiterer Erhöhung der CO₂ Konzentration
nimmt das Signal X wieder ab, bis die CO₂ Konzentration dank zunehmender Luftqualität infolge der
Regelung einen Höchstwert erreicht und wieder sinkt. Das Regelsignal r ist gebildet als
R=B(t)-X(t), wobei die Funktion B(t) stückweise konstant ist. Im Zustand ausgeschalteter Lüftung
interpretiert der Regler 11 das gemessene Signal X=A₀ als Nullpunktsignal. Der Regler 11 ist
dahingehend programmiert, die sprunghafte Änderung des Signales X zum Zeitpunkt t₁ als Eintritt von
Personen 8 in den Raum 7 zu interpretieren, wobei die Kenntnis von deren Zahl nicht nötig ist. Der Regler
11 setzt deshalb zum Zeitpunkt t₁ B(t)=B₁=A₀. Zum Zeitpunkt t₂ stellt der Regler 11 wieder
eine sprunghafte Erhöhung des Signales X fest, welcher er als Eintritt weiterer Personen 8 interpretiert und
in der Folge einen neuen Wert
so bestimmt, daß der Wert der Funktion B(t)
für Zeiten t nach dem Zeitpunkt t₂ so eingestellt ist, wie wenn alle fünf Personen 8 den Raum 7 gemeinsam
zum Zeitpunkt t₁ betreten hätten. Der Eintritt der Personen 8 zum Zeitpunkt t₂ führt zu einer sprunghaften
Veränderung des Regelsignales R. Der Grund liegt darin, daß ab dem Zeitpunkt t₂ ein Regelsignal R
gebildet wird, das mit einer maximalen Stärke des Signales X arbeitet, die sich im gut gelüfteten Raum 7
bei Anwesenheit von fünf Personen 8 einstellt, daß aber die CO₂ Konzentration t₂ durch
die Anwesenheit von drei Personen 8 bedingt ist. Eine solche sprunghafte Änderung ist mittels eines
Dämpfungsgliedes abschwächbar. Ein derartig bestimmtes Regelsignal R eignet sich insbesondere für
stufenlos einstellbare Elemente 12 wie Luftklappen oder Ventile oder drehzahlregelbare Ventilatoren.
Eine sprunghafte Abnahme des Signales X interpretiert der Regler 11 als Austritt von Personen 8 aus dem
Raum 7, was ihn zu einer neuen, der Situation des Eintritts analogen Berechnung der Funktion B(t)
veranlaßt. Das Signal Y liefert wenigstens Informationen über die Anwesenheit der Personen 8. Wenn die
letzte Person 8 den Raum 7 zum Zeitpunkt tn verlassen hat, liefert der Sensor 1 ein Signal Y=0. Während
der Nachlaufzeit TN, die vorbestimmt oder eine aus den Werten B(tn) und X(tn) abgeleitete Zeitspanne
sein kann, hält der Regler 11 das Regelsignal R auf dem Wert R(Tn) zum Zeitpunkt tn und setzt es
anschließend auf den Wert R=0 oder er erhöht das Regelsignal R auf den maximal möglichen Wert und
setzt es nach Ablauf der Nachlaufzeit TN auf den Wert R=0 oder er verkleinert das Regelsignal R
während der Nachlaufzeit TN kontinuierlich bis auf den Wert R=0, so daß der Raum 7 gut gelüftet ist
und das Element 12 seinen Betrieb einstellt.
Informationen über die Bewegungstätigkeit der Personen 8 kann der Regler 11 insbesondere aus dem
Verhältnis der Signale Y und X ableiten. Diese Information wird mit Vorteil verwendet zur Regelung der
Luftqualität in Räumlichkeiten wie Fitneßräumen oder Turnhallen.
Typische Gaskonzentrationen, die zu erfassen sind, liegen zwischen 1 und 2000 ppm. um eine
ausreichende Empfindlichkeit des Sensors 1 zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, dem Strahlungsdetektor
4 (Fig. 1) eine Choppereinrichtung vorzuschalten, so daß die Lock-In-Technik verwendet werden kann. Es
ist auch möglich, das optische Element 2 zu rotieren, so daß die Erfassungszonen 6 mitlaufen. Der Regler
11 ist dann dahingehend programmiert, bei "leerem" Raum 7 die auf den Strahlungsdetektor 4 auftreffende
Wärmestrahlung als Hintergrundstrahlung zu verstehen, und eine in vergleichsweise kurzer Zeit
eintretende Pegeländerung des Signales X als Folge von Personen 8 zu interpretieren.
Der Ausbildung des Reglers als P oder PI oder auch PID Regler in konventioneller Regeltechnik sind keine
Grenzen gesetzt. Ein geeigneter Regler 11 kann aber auch als Regler mit Fuzzy Logik verwirklicht sein.
Der passive Sensor 1 bietet den Vorteil, daß keine Lampe zur Feststellung der Anwesenheit von Personen
8 oder der Konzentration des vorbestimmten Gases verwendet werden muß. Die Lampe ist in
herkömmlichen Systemen oft das die wartungsfreie Zeit bestimmende Element und deren Betrieb führt zu
einer Erwärmung des Gehäuses, in dem der Sensor untergebracht ist. Dank dem neuen Meßprinzip ist es
nun ohne weiteres möglich, in einem einzigen Gehäuse sowohl einen Sensor 1 und einen Temperaturfühler
zur Messung der im Raum 7 herrschenden Temperatur unterzubringen.
Der Regler 11 kann weiter mit einem Lernmodus versehen sein, so daß nach erfolgter Montage eine
optimale Einstellung erzielbar ist. Dabei ist dem Regler 11 wenigstens eine Situation vorgebbar, die
anschließend eintreten soll. Beispielsweise wird dem Regler 11 das Betreten des Raumes 7 durch eine
Person 8 oder durch mehrere Personen 8 vorgegeben, worauf der Regler 11 entsprechende Werte für seine
Parameter wie z. B. die oben erwähnte Konstante a selbsttätig ermittelt. Derart ermittelte Parameter können
als unveränderliche Werte oder als im Laufe der Zeit vom Regler 11 selbsttätig anpaßbare Werte
vorgesehen sein.
An Stelle des Sensors 1 können zwei getrennte Sensoren verwendet werden, die optimal auf die Funktionen
"Erfassen der Bewegungstätigkeit der Personen 8" und "Messen der Konzentration eines vorbestimmten
Gases" ausgelegt sind, so daß die Signale X und Y in jedem Fall eindeutig sind. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, einen zusätzlichen Strahlungsdetektor einzusetzen, der die von den Personen 8 abgegebene
Wärmestrahlung in einem Frequenzbereich mißt, in dem weder Absorption durch CO₂ noch Wasser H₂O
auftritt. Dessen Signal stellt dann ein Maß für die Anzahl der anwesenden Personen dar, das unabhängig
von der Luftqualität im Raum ist.
Claims (9)
1. Einrichtung zur benutzungsgeführten Regelung der Luftqualität in einem Raum (7), welche einen
Regler (11) zur Ansteuerung eines Elementes (12) einer Lüftungs- oder Klimaanlage aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß im Raum (7) plazierbare Mittel (2, 3, 4, 5) vorgesehen sind, welche ein erstes Signal
(X) und ein zweites Signal (Y) erzeugen, wobei das erste Signal (X) Informationen über die Konzentration
eines vorbestimmten Gases und das zweite Signal (Y) Informationen über die Anwesenheit von Personen
(8) enthält, und daß der Regler (11) aus den beiden Signalen (X, Y) ein einziges Regelsignal (R) bildet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (11) das zweite Signal (Y) als
ein Maß für die Bewegungstätigkeit (m) der Personen (8) im Raum (7) interpretiert.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der
beiden Signale (X, Y) ein einziger Sensor (1) sind, der ein optisches Element (2), ein optisches Filter (3),
einen Strahlungsdetektor (4) und eine elektronische Schaltung (5) aufweist, wobei das optische Element (2)
den Raum (7) in wenigstens eine Erfassungszone (6) unterteilt und diese auf den Strahlungsdetektor (4)
abbildet, das optische Filter (3) für mindestens eine Spektrallinie eines vorbestimmten Gases durchlässig
ist und die elektronische Schaltung (5) das erste und das zweite Signal (X; Y) aus der am Ausgang des
Strahlungsdetektors (4) zur Verfügung stehenden Signalspannung (U) ableitet.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (11) dahingehend
programmiert ist, ein Maß für die ungefähre Anzahl der Personen (8) im Raum (7) zu bestimmen.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (11) aus der Amplitude des
ersten Signales (X) ein Maß für die ungefähre Anzahl der Personen (8) im Raum (7) dann ableitet, wenn
das zweite Signal (Y) einen vergleichsweise hohen Wert und das Regelsignal (R) einen vergleichsweise
tiefen Wert aufweist.
6. Verfahren zur benutzungsgeführten Regelung der Luftqualität in einem Raum (7), dadurch
gekennzeichnet, daß im Raum (7) plazierbare Mittel (2, 3, 4, 5) ein erstes Signal (X) und ein zweites
Signal (Y) erzeugen, wobei das erste Signal (X) Informationen über die Konzentration eines
vorbestimmten Gases und das zweite Signal (Y) Informationen über die Anwesenheit von Personen (8)
enthält, daß die beiden Signale (X, Y) entsprechend einem Bezugswert (X₀, Y₀) in binäre Werte (Xbin,
Ybin) digitalisiert werden, daß aus den binären Werten (Xbin, Ybin) ein Zwischensignnal (VOR; VAND)
gebildet wird, und daß aus dem Zwischensignal (VOR; VAND) ein Regelsignal (R) zur Ansteuerung
eines Elementes (12) einer Lüftungs- oder Klimaanlage gebildet wird.
7. Verfahren zur benutzungsgeführten Regelung der Luftqualität in einem Raum (7), dadurch
gekennzeichnet, daß im Raum (7) plazierbare Mittel (2, 3, 4, 5) ein erstes Signal (X) und ein zweites
Signal (Y) erzeugen, wobei das erste Signal (X) Informationen über die Konzentration eines
vorbestimmten Gases und das zweite Signal (Y) Informationen über die Anwesenheit von Personen (8)
enthält, und daß aus dem ersten Signal (X) und einer stückweise konstanten Funktion (B) ein Regelsignal
(R) zur Ansteuerung eines Elementes (12) einer Lüftungs- oder Klimaanlage gebildet wird, wobei der Wert
der Funktion (B) bei sprunghaften Änderungen des ersten Signales (X) neu berechnet wird.
8. Sensor (1), der zur Erzeugung von zwei Signalen (X, Y) in einem Raum (7) plazierbar ist, wobei das
erste Signal (X) Informationen über die Konzentration eines vorbestimmten Gases und das zweite Signal
(Y) Informationen über die Anwesenheit von Personen (8) enthält, der ein optisches Element (2), ein
optisches Filter (3), einen Strahlungsdetektor (4) und eine elektronische Schaltung (5) aufweist, wobei das
optische Element (2) den Raum (7) in wenigstens eine Erfassungszone (6) unterteilt und diese auf den
Strahlungsdetektor (4) abbildet, das optische Filter (3) für mindestens eine Spektrallinie eines
vorbestimmten Gases durchlässig ist und die elektronische Schaltung (5) das erste und das zweite Signal
(X; Y) aus der am Ausgang des Strahlungsdetektors (4) zur Verfügung stehenden Signalspannung (U)
ableitet.
9. Sensor (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) und ein Temperaturfühler
in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19546796A1 (de) * | 1994-12-15 | 1996-06-27 | Cerga | Verfahren und Vorrichtung zur Modulation der Belüftung eines Raumes |
DE19938280C1 (de) * | 1999-08-12 | 2001-03-15 | Draeger Sicherheitstech Gmbh | Verfahren zur Verbesserung der Betriebssicherheit von optischen Gassensoren |
DE19934043C2 (de) * | 1999-07-16 | 2002-10-31 | Harro Kiendl | Verfahren zur meßtechnischen Bestimmung der Konzentration gelöster verdampfbarer Inhaltsstoffe in einem flüssigen Medium, insbesondere Alkohol in Wasser, und Verwendung des Verfahrens |
EP1136762A3 (de) * | 2000-03-23 | 2002-11-06 | Kleenair Maintenance Services Limited | Vorrichtung zur automatischen Steuerung eines Luftwartungssystems |
DE102010003966B3 (de) * | 2010-01-02 | 2011-05-19 | Ust Umweltsensortechnik Gmbh | Sensoranordnung |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010063539A1 (de) * | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Klimatisierungseinrichtung |
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2720739A1 (de) * | 1977-05-09 | 1978-11-16 | Siegenia Frank Kg | Lueftungsvorrichtung fuer raeume |
DE3243301A1 (de) * | 1981-11-26 | 1983-06-01 | Horiba Ltd., Kyoto | Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator |
DE3711324A1 (de) * | 1987-04-03 | 1988-10-20 | Honeywell Regelsysteme Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur steuerung oder regelung von heizungs-, lueftungs- oder klimaanlagen |
US4831259A (en) * | 1986-05-15 | 1989-05-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Pyrodetector suited for movement-selective and direction-selective detection |
EP0405141A2 (de) * | 1989-06-05 | 1991-01-02 | Miles Inc. | Fernerfassender Gasanalysator |
DE4218151A1 (de) * | 1991-06-03 | 1992-12-10 | Murata Manufacturing Co | System und verfahren zum erfassen einer waermequellenbewegung |
US5306913A (en) * | 1991-12-04 | 1994-04-26 | Bertin & Cie | Method and apparatus for remote optical detection of a gas present in an observed volume |
-
1994
- 1994-07-18 CH CH02274/94A patent/CH688387A5/de not_active IP Right Cessation
- 1994-08-02 DE DE4427356A patent/DE4427356C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2720739A1 (de) * | 1977-05-09 | 1978-11-16 | Siegenia Frank Kg | Lueftungsvorrichtung fuer raeume |
DE3243301A1 (de) * | 1981-11-26 | 1983-06-01 | Horiba Ltd., Kyoto | Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator |
US4831259A (en) * | 1986-05-15 | 1989-05-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Pyrodetector suited for movement-selective and direction-selective detection |
DE3711324A1 (de) * | 1987-04-03 | 1988-10-20 | Honeywell Regelsysteme Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur steuerung oder regelung von heizungs-, lueftungs- oder klimaanlagen |
EP0405141A2 (de) * | 1989-06-05 | 1991-01-02 | Miles Inc. | Fernerfassender Gasanalysator |
DE4218151A1 (de) * | 1991-06-03 | 1992-12-10 | Murata Manufacturing Co | System und verfahren zum erfassen einer waermequellenbewegung |
US5306913A (en) * | 1991-12-04 | 1994-04-26 | Bertin & Cie | Method and apparatus for remote optical detection of a gas present in an observed volume |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
2- 68438 A., M- 978,May 25,1990,Vol. 14,No.247 * |
5-332924 A., P-1712,March 17,1994,Vol. 18,No.162 * |
JP Patents Abstracts of Japan: 2- 93232 A., M- 990,June 26,1990,Vol. 14,No.295 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19546796A1 (de) * | 1994-12-15 | 1996-06-27 | Cerga | Verfahren und Vorrichtung zur Modulation der Belüftung eines Raumes |
DE19546796C2 (de) * | 1994-12-15 | 2001-09-06 | Conseils Etudes Et Recherches En Gestion De Lair Cerga | Verfahren und Vorrichtung zur Modulation der Belüftung eines Raumes |
DE19934043C2 (de) * | 1999-07-16 | 2002-10-31 | Harro Kiendl | Verfahren zur meßtechnischen Bestimmung der Konzentration gelöster verdampfbarer Inhaltsstoffe in einem flüssigen Medium, insbesondere Alkohol in Wasser, und Verwendung des Verfahrens |
DE19938280C1 (de) * | 1999-08-12 | 2001-03-15 | Draeger Sicherheitstech Gmbh | Verfahren zur Verbesserung der Betriebssicherheit von optischen Gassensoren |
EP1136762A3 (de) * | 2000-03-23 | 2002-11-06 | Kleenair Maintenance Services Limited | Vorrichtung zur automatischen Steuerung eines Luftwartungssystems |
DE102010003966B3 (de) * | 2010-01-02 | 2011-05-19 | Ust Umweltsensortechnik Gmbh | Sensoranordnung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CH688387A5 (de) | 1997-08-29 |
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