DE9412581U1 - air conditioner - Google Patents

air conditioner

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Description

2. August 19942 August 1994

Yu Feng Enterprise Co., Ltd. Ta &iacgr; chung, TaiwanYu Feng Enterprise Co., Ltd. Ta &iacgr; chung, Taiwan

Klimaanlageair conditioner

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf eine Klimaanlage, insbesondere zur Klimatisierung von Wohn-, Arbeits- und Aufenthaltsräumen. Ein Gebläse fördert Luft, die einen Wärmetauscher durchströmt und in den zu klimatisierenden Raum gelangt. Je nach der Temperatur des durch den Wärmetauscher zirkulierenden Mediums wird dieser die durchströmende Luft abkühlen oder erwärmen. Diese kann frische Luft oder Umwälzluft sein. Der Gebläsemotor wird gesteuert von einem Regler, der in Abhängigkeit von der herrschenden Raumtemperatur und einem vorgebbaren Sollwert ein- bzw. abschaltet.This innovation relates to an air conditioning system, in particular for air conditioning living, working and recreational rooms. A fan conveys air, which flows through a heat exchanger and reaches the room to be air-conditioned. Depending on the temperature of the medium circulating through the heat exchanger, it will cool or heat the air flowing through. This can be fresh air or recirculated air. The fan motor is controlled by a controller that switches on or off depending on the prevailing room temperature and a predefined setpoint.

Bei bekannten Klimaanlagen hat der Gebläsemotor mehrere, meist drei Geschwindigkeitsstufen, die am Steuergerät gewählt werden können.In common air conditioning systems, the fan motor has several, usually three, speed levels that can be selected on the control unit.

Ein erster hiermit verbundener Nachteil liegt darin, daß es schwierig ist, die Raumtemperatur genau zu regeln. Das Gebläse arbeitet nur in den Stellungen stark (100%), mittel (85%) oder schwach (70%) und kann deshalb nicht genau die erforderliche Klimatisierungsleistung erbringen, sodaß die Temperatur im Raum doch schwankt und die &iacgr; sich in ihm aufhaltenden Menschen sich unbehaglich fühlen. A first disadvantage associated with this is that it is difficult to regulate the room temperature precisely. The fan only works in the high (100%), medium (85%) or low (70%) settings and therefore cannot provide the exact air conditioning performance required, so that the temperature in the room fluctuates and the people in it feel uncomfortable.

Ein zweiter Nachteil ist, daß der Wirkungsgrad des KIi-A second disadvantage is that the efficiency of the KIi-

• «et• «et

matisierungssystems niedrig ist und elektrische Energie verschwendet wird.automation system is low and electrical energy is wasted.

Der Gebläsemotor muß für drei Geschwindigkeiten eingerichtet sein und mit einem Temperaturwahlschalter für drei Optionen zusammenwirken, was die Kosten des Motors und des zugehörigen Steuergeräts erhöht.The blower motor must be set up for three speeds and work with a temperature selector for three options, which increases the cost of the motor and associated control unit.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist die Schaffung einer Klimaanlage, mit der eine stufenlose und als angenehmer empfundene Raumklimatisierung möglich wird, wobei in allen Betriebszuständen ein guter Wirkungsgrad gegeben sein soll.The aim of this innovation is to create an air conditioning system that enables continuous and more pleasant room air conditioning, while maintaining good efficiency in all operating conditions.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die in den Schutzansprüchen angegebenen Merkmale.The solution to the problem is achieved by the features specified in the claims.

'-* Die Neuerung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigegebenen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt:'-* The innovation is explained further below by the description of an embodiment based on the attached drawings. It shows:

Fig. 1 eine schematisierte Draufsicht auf die Klimaanlage ;Fig. 1 is a schematic plan view of the air conditioning system;

&igr; Fig. 2 schematisch eine Seitenansicht; ;20 Fig. 3 ein Blockschaltbild der Klimaanlage; . Fig. 4 den Programmablauf des Regelvorgangs.&igr; Fig. 2 shows a schematic side view; ;20 Fig. 3 shows a block diagram of the air conditioning system; . Fig. 4 shows the program flow of the control process.

Die Klimaanlage besteht im wesentlichen aus einem von einem Hauptgebläsemotor 5 angetriebenen Hauptgebläse, j einem Wärmetauscher 7, durch den der Luftstrom des Hauptgebläses strömt, bevor er in den klimatisierten Raum gelangt, und einem einen Nebenluftstrom erzeugenden, von einem Bypassgebläsemotor 6 angetriebenen Bypassgebläse, dessen Luftstrom unter Umgehung des Wärme-The air conditioning system essentially consists of a main fan driven by a main fan motor 5, j a heat exchanger 7 through which the air flow of the main fan flows before it reaches the air-conditioned room, and a bypass fan driven by a bypass fan motor 6 which generates a secondary air flow and whose air flow bypasses the heat

tauschers unmittelbar in den klimatisierten Raum gelangt. Eine Reglerbaugruppe 4 wirkt auf die Gebläsemotore 5, 6 und darüber hinaus ggfs. auf weitere Stellglieder, z. B. ein Ventil, das die Durchströmung des Wärmetauschers 7 mit dem Wärme- bzw. Kälteträger beherrscht. Mittels eines Steuergeräts 41 können Sollwerte vorgegeben werden, insbesondere für die aufrecht zu erhaltende Temperatur im Raum. Ein weiterer Vorgabewert kann die Gesamtluftmenge sein, die von den Gebläsen gefördert werden soll.exchanger directly into the air-conditioned room. A control module 4 acts on the fan motors 5, 6 and, if necessary, on other actuators, e.g. a valve that controls the flow of the heat or coolant through the heat exchanger 7. Target values can be specified using a control device 41, in particular for the temperature to be maintained in the room. Another specified value can be the total amount of air that is to be conveyed by the fans.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besteht die Reglerbaugruppe 4 aus einer Fühlereinheit 42 mit Fühlern 421, deren Meßsignale &Lgr; in eine Signaiverarbeitungseinheit 43 gelangen, in die auch die am Steuergerät 41 eingestellten Daten gegeben werden. Die Signalverarbeitungseinheit 43 ist eine CPU (Central Processing Unit), in der nach einem bestimmten Programm die Eingangsdaten verarbeitet werden, um in einer Steuersignaleinheit 44 Steuersignale für die einzelnen Komponenten der Klimaanlage zu gewin-0 nen.As can be seen from Fig. 3, the controller assembly 4 consists of a sensor unit 42 with sensors 421, the measurement signals Λ of which are fed into a signal processing unit 43, into which the data set on the control unit 41 are also fed. The signal processing unit 43 is a CPU (Central Processing Unit) in which the input data is processed according to a specific program in order to obtain control signals for the individual components of the air conditioning system in a control signal unit 44.

Eine Speisequelle 45, insbesondere ein Netzgerät, versorgt die Komponenten der Reglerbaugruppe 4 mit Gleichspannung und liefert Wechselspannung für eine Leistungssteuereinheit 441, an welche der Hauptgebläsemotor 5 und der Bypassgebläsemotor 6 angeschlossen sind, die in Abhängigkeit von den Steuersignalen der Steuersignaleinheit 44 beaufschlagt werden und entsprechende Gebläseleistungen abgeben.A power source 45, in particular a power supply unit, supplies the components of the controller assembly 4 with direct current and supplies alternating current for a power control unit 441, to which the main fan motor 5 and the bypass fan motor 6 are connected, which are actuated depending on the control signals of the control signal unit 44 and deliver corresponding fan powers.

Die Fühler 421 der Fühlereinheit 42 messen in erster Linie die Raumtemperatur, aber ggfs. auch den Luftdruck, die Luftfeuchtigkeit usw. Diese Meßsignale werden in derThe sensors 421 of the sensor unit 42 primarily measure the room temperature, but also the air pressure, the humidity, etc. These measurement signals are stored in the

Signalverarbeitungseinheit 43 analysiert und aus ihnenSignal processing unit 43 analyzes and from them

werden entsprechend verschiedenen Programmen Steuerbefehle, insbesondere für die Leistungen, errechnet. DabeiControl commands, especially for the performance, are calculated according to various programs.

'[ basieren diese Rechenoperationen hauptsächlich auf der ; 5 am Steuergerät 41 vorgegebenen Solltemperatur T3 und der vom entsprechenden Fühler 421 festgestellten Raumtemperatur TA. Nach dem Einschalten der Klimaanlage werden während des Betriebs laufend die Daten abgefragt und hieraus Steuersignale gewonnen. Dabei wird auch die aktuelle Leistung der Gebläsemotore bzw. das diese bestimmende Steuersignal der Steuersignaleinheit 44 zurückgemeldet und in die jeweilige Ermittlung des nächsten Steuersignalwertes einbezogen. ' [ these calculations are based mainly on the target temperature T 3 specified on the control unit 41 and the room temperature T A determined by the corresponding sensor 421. After the air conditioning system is switched on, the data is continuously queried during operation and control signals are obtained from this. The current performance of the fan motors or the control signal determining this is also reported back to the control signal unit 44 and included in the respective determination of the next control signal value.

Im Betrieb vergleicht die Signalverarbeitungseinheit 43 die Vorgaben vom Steuergerät 41 mit den Meßdaten von der Fühlereinheit 42 und erzeugt hieraus Daten für die Steu-During operation, the signal processing unit 43 compares the specifications from the control unit 41 with the measurement data from the sensor unit 42 and generates data for the control

; ersignaleinheit 44. Die vom Ausgang derselben auf die Leistungssteuereinheit 441 wirkenden Steuersignale bewirken eine bestimmte Speisung der Gebläsemotore 5, 6, sodaß diese mit der jeweils erforderlichen Leistung ar- ; signal unit 44. The control signals acting from the output of the same to the power control unit 441 cause a specific supply of the fan motors 5, 6, so that they work with the required power in each case.

; beiten. ; work.

Wenn während der heißen Jahreszeit die Klimaanlage zum Kühlen des Raums dienen soll, wird bei Kühlbedarf nur \ der Hauptgebläsemotor 5 gespeist. Das Hauptgebläse för-'25 dert seinen Luftstrom durch den mit einem Kühlmittel ; durchströmten Wärmetauscher 7, sodaß er gekühlt in den Raum gelangt. Wenn die Raumtemperatur sich dem Sollwert nähert, wird keine größere Kühlleistung mehr verlangt. Um die Luft im Raum in guter Zirkulation zu halten, erzeugt die Reglerbaugruppe 4 ein Steuersignal, welches den Bypassgebläsemotor 6 in Gang setzt bzw. dessen Drehzahl erhöht, während gleichzeitig der HauptgebläsemotorIf the air conditioning system is to be used to cool the room during the hot season, only the main fan motor 5 is fed when cooling is required. The main fan conveys its air flow through the heat exchanger 7, through which a coolant flows, so that it enters the room cooled. When the room temperature approaches the setpoint, no greater cooling capacity is required. In order to keep the air in the room in good circulation, the control module 4 generates a control signal which starts the bypass fan motor 6 or increases its speed, while at the same time the main fan motor

&igr; - 5 -&igr; - 5 -

5 heruntergefahren wird. Dabei wird die gesamte Luftför-&iacgr; derung etwa konstant gehalten. Wenn der vom Hauptgebläse geförderte Luftstrom mit QA, der vom Bypassgebläse geförderte Luftstrom mit QB und die Summe der Förderströme mit 5 QT bezeichnet wird, so soll also gelten5 is shut down. The total air flow is kept approximately constant. If the air flow conveyed by the main fan is designated as Q A , the air flow conveyed by the bypass fan as Q B and the sum of the flow rates as 5 Q T , then the following applies:

Qt = Qx + Qb = const.Qt = Qx + Qb = const.

Die konstante Luftfördermenge bei wechselnden Verhält- [ nissen von gekühlter zu ungekühlter Luft wird als angej nehm empfunden und es wird eine gute Wirtschaftlichkeit 10 erreicht.The constant air flow rate with changing ratios of cooled to uncooled air is perceived as pleasant and good economic efficiency is achieved.

In Fig. 4 ist die Abfolge der Programmschritte für den Fall einer kühlenden Klimaanlage gezeigt:Fig. 4 shows the sequence of program steps for the case of a cooling air conditioning system:

1. Wenn die Raumtemperatur Tx höher ist als die vorgege-1. If the room temperature T x is higher than the specified

[ bene Solltemperatur T3 plus eine obere Temperaturdiffe-15 renz von X1, d.h. wenn [ set temperature T 3 plus an upper temperature difference of X 1 , ie if

: TA > Ts + X1,: T A > T s + X 1 ,

so liegt die Raumtemperatur ziemlich hoch und eine hohe Kühlleistung wird verlangt. Der Hauptgeblasemotor wird betrieben, und zwar mit voller Leistung, und die Gesamt-the room temperature is quite high and a high cooling capacity is required. The main fan motor is operated at full power and the total

,20 fördermenge QT ist größer als die vorgegebene Basisförj dermenge Q3, d.h.,20 delivery rate Q T is greater than the specified base delivery rate Q 3 , ie

I QT = Q*; Q* > Q3-IQ T = Q*; Q* > Q 3 -

I 2. Wenn die Raumtemperatur TA den Wert T3 + X1 erreicht • oder unter diesen sinkt, d.h.
25 TA < T3 + X1,
I 2. When the room temperature T A reaches or falls below the value T 3 + X 1 , ie
25 T A < T 3 + X 1 ,

; so kann die Kühlleistung der Anlage reduziert werden.; the cooling capacity of the system can be reduced.

Die Reglerbaugruppe 4 erzeugt ein Signal, das den Hauptgeblasemotor herunterfährt, sodaß dessen Fördermenge kleiner wird als die vorgegebene Basisfördermenge: Qx < 30 Q3.The controller assembly 4 generates a signal that shuts down the main blower motor so that its flow rate becomes less than the specified base flow rate: Q x < 30 Q 3 .

S - 6 -S - 6 -

. Um die Gesamtfördermenge QT nicht unter den Basiswert Q3 In order to ensure that the total flow rate Q T does not fall below the base value Q 3

fallen zu lassen, wird ein Signal erzeugt, das die Speisung des Bypassgebläsemotors 6 bewirkt, bis der Förderstrom des Bypassgebläses den reduzierten Luftstrom des 5 Hauptgebläses kompensiert und QT die vorgegebene Basisfördermenge Qs erreicht, d.h. es wird geltena signal is generated which causes the bypass fan motor 6 to be powered until the flow rate of the bypass fan compensates for the reduced air flow of the main fan 5 and Q T reaches the predetermined basic flow rate Qs, ie

Qb - Qs - Qa.Qb - Qs - Qa.

In dieser Situation kann entsprechend der Räumtemperaturentwicklung die Drehzahl des Hauptgebläses zunehmendIn this situation, depending on the room temperature development, the speed of the main fan can be increased

reduziert werden.be reduced.

3. Wenn die Raumtemperatur TA unter einen Wert fällt, der T3 minus eine untere Temperaturdifferenz von X2 entspricht, wird das Hauptgebläse völlig abgeschaltet und das Bypassgebläse mit voller Leistung betrieben, sodaß3. If the room temperature T A falls below a value equal to T 3 minus a lower temperature difference of X 2 , the main fan is switched off completely and the bypass fan is operated at full power so that

&igr;15 dieses die Basisfördermenge liefert;&igr;15 this provides the basic flow rate;

; Qt = Qs = Qb-; Qt = Qs = Qb-

Durch die beschriebene Anlage wird somit je nach den Erfordernissen gekühlte und ungekühlte Gebläseluft in wechselnden Verhältnissen zwischen 0 und 100% gemischt, [20 wobei ein vorgegebener Basisluftstrom, d.h. eine bestimmte Mindestventilation nicht unterschritten wird.The system described thus mixes cooled and uncooled blower air in varying ratios between 0 and 100% depending on requirements, [20 whereby a predetermined base air flow, i.e. a certain minimum ventilation, is not undercut.

Claims (6)

frfr 5 * &diams; » ++ fr5 * &diams; » ++ fr 2. August 1994 Schutzansprüche2 August 1994 Protection claims 1. Klimaanlage mit einem Gebläse, dessen Luftstrom nach Durchströmung eines Wärmetauschers in den zu klimatisierenden Raum gelangt, und einer den Gebläsemotor steuernden Reglerbaugruppe, die Fühler für die zu regelnden Klimaparameter (Temperatur) und ein Steuergerät zur Vorgabe von Sollwerten enthält,1. Air conditioning system with a fan, the air flow of which passes through a heat exchanger and enters the room to be air-conditioned, and a control module that controls the fan motor, which contains sensors for the climate parameters to be controlled (temperature) and a control unit for specifying setpoints, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Hauptgebläsecharacterized in that in addition to the main fan (5) ein Bypassgebläse (6) vorgesehen ist, dessen Luftstrom unmittelbar in den zu klimatisierenden Raum gelangt, (5) a bypass fan (6) is provided, the air flow of which directly enters the room to be air-conditioned, wobei die Reglerbaugruppe (4) eine Signalverarbeitungseinheit (43) mit einer von dieser angesteuerten Steuersignaleinheit (44) aufweist, welche die Speisung des Hauptgebläsemotors (5) und des Bypassgebläsemotors (6) stufenlos zwischen Stillstand und voller Leistung so steuern, daß die Summe aus der Luftfördermenge des Hauptgebläses und der Luftfördermenge des Bypassgebläses etwa konstantwherein the controller assembly (4) has a signal processing unit (43) with a control signal unit (44) controlled by it, which controls the supply of the main blower motor (5) and the bypass blower motor (6) continuously between standstill and full power so that the sum of the air flow rate of the main blower and the air flow rate of the bypass blower is approximately constant bleibt und einer vorgegebenen Gesamtfördermenge entspricht remains and corresponds to a specified total flow rate und die Verteilung der Leistung auf die beiden Gebläse in Abhängigkeit von den Signalen der Fühlereinheit (42) im Sinne der Aufrechterhaltung des Sollwerts des geregelten Klimaparameters geschieht.and the distribution of power to the two fans is carried out depending on the signals from the sensor unit (42) in order to maintain the setpoint of the controlled climate parameter. 2. Klimaanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Mikrocomputer-Reglerbaugruppe (4) mit einer CPU (Central Processing Unit) als Signalverarbeitungseinheit (43).2. Air conditioning system according to claim 1, characterized by a microcomputer controller assembly (4) with a CPU (Central Processing Unit) as a signal processing unit (43). 3. Klimaanlage nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (7) ein Röhrenwärme-3. Air conditioning system according to claim 1 and/or 2, characterized in that the heat exchanger (7) is a tubular heat tauscher ist.exchanger is. 4. Klimaanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (41) zur Vorgabe von Temperaturen und Solldrehzahlen eingerichtet ist und eine4. Air conditioning system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the control device (41) is set up to specify temperatures and target speeds and a Signalleitung zur Rückmeldung der Drehzahl des Hauptgebläses an die Signalverarbeitungseinheit (43) vorgesehen ist.Signal line for feedback of the speed of the main fan to the signal processing unit (43) is provided. 5. Klimaanlage nach einen oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Speisequelle5. Air conditioning system according to one or more of the preceding claims, characterized by a power source (45), insbesondere ein Netzgerät, zur Bereitstellung von Gleich- und Wechselspannungen.(45), in particular a power supply unit, for providing direct and alternating voltages. 6. Klimaanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (7) zum Zwecke des Heizens an eine Wärmeträgerzirkulation oder zum Zwecke des Kühlens an eine Kühlmittelzirkulation anschließbar ist.6. Air conditioning system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (7) can be connected to a heat carrier circulation for the purpose of heating or to a coolant circulation for the purpose of cooling.
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