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DE19709546A1 - Regelungssystem und -verfahren zur Belichtung/Beschattung von Räumen - Google Patents

Regelungssystem und -verfahren zur Belichtung/Beschattung von Räumen

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DE19709546A1
DE19709546A1 DE19709546A DE19709546A DE19709546A1 DE 19709546 A1 DE19709546 A1 DE 19709546A1 DE 19709546 A DE19709546 A DE 19709546A DE 19709546 A DE19709546 A DE 19709546A DE 19709546 A1 DE19709546 A1 DE 19709546A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Regelungssystem und -verfahren zur Belichtung und Beschattung von Räumen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9.
Es sind manuelle Regelungssysteme bzw. Verfahren zur Belich­ tung und Beschattung von Räumen bekannt, wobei an einem Licht­ eintrittsort, beispielsweise einem Fenster, eine Lichtlen­ kungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Jalousie oder ein Vorhang, angebracht ist, die derart verstellt werden kann, daß mehr oder weniger Licht in den Raum eintritt. Diese Licht­ lenkungsvorrichtungen, die beispielsweise aus einer Jalousie mit einer Vielzahl von Lamellen bestehen, die dreh-, heb- und senkbar sind, werden dabei manuell, d. h. durch den jeweiligen Benutzer individuell, derart eingestellt, daß die Lamellen das von außen einfallende Licht bzw. an Fenstern das von außen einfallende Sonnenlicht mehr oder weniger stark in den Raum leiten. Die Lamellen können dabei so eingestellt werden, daß sie das von außen einfallende Licht komplett reflektieren, das heißt den Raum abdunkeln oder gänzlich hochgezogen werden, so daß das gesamte von außen verfügbare Licht in den Raum ein­ tritt.
Weiterhin ist bekannt, diese Jalousien, die beispielsweise an Fenstern angebracht sind, durch elektrisch angetriebene Mo­ toren zu heben oder zu senken, insbesondere an Fenstern, die nur schlecht zugänglich sind. Hier können die entsprechenden Lichtlenkungsvorrichtungen, wie bspw. Jalousien, durch ferngesteuerte Motoren durch den Benutzer individuell eingestellt werden. Der Benutzer ist dabei gezwungen, je nach den sich ändernden Lichtverhältnissen, die Lichtlenkungsvor­ richtungen für seinen Raum entsprechend nachzujustieren. Dabei ist auch bekannt, die Jalousien innerhalb der Scheiben eines Doppelglasfensters anzubringen, so daß die einzelnen Lamellen der Jalousie oder die Jalousie selbst nicht verschmutzen und auch sonst gegen andere Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Wind oder Feuchtigkeit, geschützt sind. Dies gewährleistet u. a. eine staubsichere Unterbringung der Jalousien.
Die bekannten Belichtungs- bzw. Beschattungsvorrichtungen von Räumen weisen dabei verschiedene Nachteile auf. So ist der Be­ nutzer des Raumes bzw. die Personen, die sich innerhalb des Raumes aufhalten, gezwungen, bei Lichtveränderungen die Licht­ lenkungsvorrichtung jeweils selbst nachzujustieren. Bei Ein­ bruch der Dämmerung oder bei Wetterverbesserung bzw. bei Wet­ terverschlechterung, das heißt wenn die Sonneneinstrahlung auf das Fenster zunimmt oder nachläßt, ist der Benutzer gezwungen, selbst oder über eine Fernbedienung die Jalousie am Fenster hinaufzuziehen oder herabzulassen oder die Neigung der Lamel­ len derart zu verstellen, daß mehr oder weniger Licht in den Raum eintritt. Auch bei großen Büroräumen, bei denen einzelne Räume durch Glaswände voneinander getrennt sind, die mit den entsprechenden Lichtlenkungsvorrichtungen, das heißt beispiels­ weise Jalousien, versehen sind, ist der Benutzer dieser abgeteilten Räume gezwungen, die Jalousie selbst nachzujust­ ieren, wenn sich die Lichtverhältnisse in dem Großraumbüro verändern. Gerade dies unterbleibt jedoch in der Praxis, da die Personen in dem Raum oftmals die sich verändernden Lichtverhältnisse nicht bemerken und somit bei teilweise un­ genügendem Licht weiterarbeiten, so daß die Augen der Be­ nutzer, insbesondere bei Tätigkeiten, die eine optimale Ausleuchtung eines Raumes verlangen, mit den Jahren schlechter werden, so daß dies auch zu Gesundheitsverschlechterungen der Personen führen kann.
Auch bei den bekannten Lichtlenkungsvorrichtungen an den Außenfassaden von Gebäuden werden die Lichtlenkungsvorrichtun­ gen über eine der gesamten Außenfassade zugeordnete Außensen­ sorik geregelt. Diese mißt die entsprechende Lichteinstrahlung auf das gesamte Gebäude, so daß eine individuelle Regelung für die verschiedenen Räume des Gebäudes nicht möglich ist. Sind die einzelnen Räume des Gebäudes mit einer-unterschiedlichen Anzahl von Fenstern ausgestattet, ist eine individuelle Rege­ lung der Lichteinstrahlung mit den bekannten Systemen nicht möglich.
Darüber hinaus sind die Lichtlenkungsvorrichtungen herkömmli­ cher Systeme nur ungenügend mit lichtreflektivem Material beschichtet, so daß das von außen in den Raum einfallende Son­ nenlicht nur schlecht in den Raum weitergeleitet wird, so daß der Raum unter normalen Umständen nur mangelhaft mit natürli­ chem Licht ausgeleuchtet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisches Regelungssystem bzw. ein automatisches Regelungsverfahren zur Belichtung und Beschattung von Räumen anzugeben, welches das Raumlicht innerhalb eines Raumes aufgrund eines vorgegebenen Licht-Sollwertes einstellt. Dabei sollen die Nachteile her­ kömmlicher Systeme und Verfahren vermieden werden, so daß der Raum stets mit natürlichem Licht soweit möglich optimal ausge­ leuchtet wird.
Das Regelungssystem bzw. das Regelungsverfahren soll dabei einfach und kostengünstig herstellbar und mit geringem Aufwand in bestehende Systeme einbaubar sein.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 9 gekennzeichnet, besondere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen bean­ sprucht.
Das Regelungssystem zur Belichtung und Beschattung von Räumen besteht dabei mindestens aus einem Lichteintrittsort und einer Lichtlenkungsvorrichtung, die am Lichteintrittsort angebracht ist. Eine Regelung detektiert dabei das vorhandene Raumlicht im Raum und regelt die Lichtlenkungsvorrichtung derart, daß das vorhandene Raumlicht einem einstellbaren Licht-Sollwert entspricht. Dazu dient ein Lichtsensor, der das vorhandene Raumlicht detektiert und als Licht-Istwert an die Regelung weitergibt. Die Regelung vergleicht diesen Licht-Istwert mit einem Licht-Sollwert und regelt aufgrund einer Regeldifferenz die Lichtlenkungsvorrichtung, bis das vorhandene Raumlicht dem Licht-Sollwert entspricht.
Die Lichtlenkungsvorrichtung kann dabei aus einer Vielzahl von drehbaren Lamellen bestehen, die das Licht in den Raum lenken. Die Lamellen können dabei aus Kunststoff oder Metall herge­ stellt sein, wie beispielsweise aus einer flexiblen Aluminium­ legierung, die mit einem lichtechten Material beschichtet sind. Zur besseren Stabilisierung der Lamellen sind diese vorteilhafterweise längsgewölbt und mit einem lichtechten Speziallack einbrennlackiert, wobei die Farbgestaltung der La­ mellen aus den bekannten RAL-Farben besteht. Die Lamellen sind dabei durch Leit- und Hubbänder dreh-, heb- und senkbar, wobei die Leit- und Hubbänder beispielsweise über einen Motor an­ treibbar sind. Alle zur Bewegung der Jalousie notwendigen Ny­ lon-Teile sind vorteilhafterweise aus verschleißfesten Mate­ rialien. Die Bänder bestehen beispielsweise aus 100% Poly­ ester, welches thermisch behandelt wird, um eine hohe UV-Beständigkeit und eine hohe Reißfestigkeit zu erhalten. Der Motor kann dabei beispielsweise ein Elektromotor sein, der mit Gleichstrom (12 V) oder beispielsweise mit Solarzellen und Ak­ kumulatoren (6 V) antreibbar ist. Die Bedienung kann für die individuell gesteuerten Bereiche über Schalter oder Fern­ bedienung erfolgen.
Der Motor und die Lichtlenkungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Jalousie, können dabei integriert innerhalb einer Dop­ pelverglasung eines Fensters angebracht sein, wobei z. B. bei einem Scheibenzwischenraum von 27-32 mm die Lamellenbreite beispielsweise 15-25 mm beträgt. Hier sind jedoch entsprechend den Wünschen des Benutzers verschiedenste Maße denkbar. Der hermetisch verschlossene Motorblock ist dann beispielsweise in dem oberen Kasten eingebaut und mitversiegelt. Zu War­ tungszwecken ist der Zugang seitlich am oberen Fensterkasten möglich. Das Isolierglas besteht serienmäßig aus zwei Scheiben von beispielsweise je 5 mm Stärke, so daß dann das Gesamtmaß 37-42 mm beträgt. Ansonsten richtet sich die Scheibenzusammen­ setzung je nach Anforderung und gewünschten technischen Wer­ ten, hier sind die verschiedensten Auslegungsmöglichkeiten denkbar.
Das Tageslicht wird durch die automatisch geregelte Licht­ lenkungsvorrichtung derart geregelt, daß eine gewünschte Lichtmenge über die Decke und/oder die Wände des Raumes re­ flektiert wird, so daß die Personen innerhalb des Raumes nicht geblendet werden. Ein lichtempfindlicher Sensor, der im Raum an beliebiger Stelle, insbesondere an der Decke, angebracht ist, erfaßt ständig die Lichtmenge. Dieser Wert dient als Ist­ wert für die Regelung und wird mit einem einstellbaren Sollwert verglichen. In einstellbaren Zeitabständen wird dabei die Differenz des Soll- und Istwertes erfaßt und bewirkt eine Positionsveränderung der Lichtlenkungsvorrichtung, um die op­ timale gewünschte Raumbeleuchtung mit natürlichem Licht wied­ erherzustellen. Sollte die Lichtmenge nicht ausreichen, wird die Jalousie automatisch nach oben gefahren und bei Bedarf wieder nach unten, wobei dann der Regelvorgang von neuem be­ ginnt. Bei größeren Gebäuden erfolgt die Übertragung der Sig­ nale vom Lichtsensor zur Regelung bzw. der Impulse der Posi­ tionssteuerung oder der Signale der Regelung für den Motor über handelsübliche Busleitungen. Dabei können sowohl die Re­ gelung als auch der Sensor oder der Motor an verschiedenen Orten aufgestellt sein. Vorteilhafterweise ist die Regelung an einem zentralen Ort zusammen mit einer Gebäudeautomatisierung ("intelligentes Gebäude") angebracht, so daß die jeweiligen Licht-Istwerte der einzelnen Räume zentral verarbeitet werden und die entsprechenden Signale für die Positionssteuerung und die Wendesteuerung eines jeden Raumes über Busleitungen zu den Räumen geleitet werden.
Um den Personen im Raum auch die Möglichkeit zu geben, die Ja­ lousie individuell einzustellen, ist eine Umschaltung von Automatik auf Manuell vorgesehen (z. B. bei Filmvorführungen) Danach kann wieder in den Automatikbetrieb zurückgeschaltet werden. Diese Einstellmöglichkeit befindet sich vorteilhafter­ weise an einer gut zugänglichen Stelle des Raumes, die im Be­ darfsfall auch ferngesteuert werden kann.
Das Regelsystem ist dabei mit einem Regelglied ausgestat­ tet, das den Licht-Sollwert mit dem Licht-Istwert vergleicht und daraus eine Regeldifferenz bildet. Ein Zeitglied leitet in einstellbaren Zeitabständen diese Regeldifferenz an einen Im­ pulsgeber weiter, der mit einer Positionierlogik in Verbindung steht. Die Impulse des Impulsgebers werden an eine Positionier­ steuerung weitergegeben, die wiederum eine Wendesteuerung an­ steuert, die mit einer Energieversorgung verbunden ist, um entsprechend der Steuersignale der Positioniersteuerung den Motor für die Jalousie anzutreiben. Der Motor dreht dement­ sprechend die einzelnen Lamellen der Jalousie oder hebt bzw. senkt diese im Bedarfsfall.
Durch die Erfindung kann beispielsweise Energie eingespart werden, indem die Regelung das notwendige künstliche Licht auf ein Minimalmaß reduziert oder z. B. die Klimaanlage unter­ stützt, indem beispielsweise im Sommer die Fensterflächen stärker abgedunkelt werden, oder im Winter die Heizleistung reduziert wird. Auch kann dadurch die DIN-Norm 5034 bzw. die europäische Norm EC-90 270 für Bildschirmarbeitsplätze hin­ sichtlich der Abschattung von Lichteinfallflächen automatisch geregelt werden, ohne daß der Benutzer hierzu selbst gezwungen ist, den Lichteinfall laufend nachzujustieren. Die Erfindung sorgt dadurch für mehr Licht im Raum, ohne daß dazu aufwendige Maßnahmen vorgesehen sein müssen.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung wird wie folgt beschrieben: Dabei zeigen
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen Raum mit Lichteintrittsort und Lichtlenkungsvorrichtung sowie Regelungssystem und
Fig. 2 ein Schaltbild der Regelung.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Raum 1 mit einem Lichteintrittsort 2, wie beispielsweise einem Fenster, der mit einer Lichtlenkungsvorrichtung 3 ausgestattet ist, der an einer Raumdecke 20 angebracht ist. Diese Lichtlenkungsvor­ richtung 3 besteht aus einer Vielzahl von Lamellen 4, die an Leit- und Hubbändern 5 befestigt sind. Diese Leit- und Hub­ bänder dienen zur Verstellung bzw. zum Heben und zum Senken der Lamellen 4 und werden über einen Motor 6 entsprechend bewegt.
Der Motor 6 wird über eine Leitung 7 durch eine Regelung 10 angesteuert, die von einem Lichtsensor 9 den Licht-Istwert List erhält. Der Lichtsensor 9 detektiert das von außen einfallende und durch die Lichtlenkungsvorrichtung gelenkte Licht, das in­ nerhalb des Raumes dem Raumlicht 8 entspricht. Das Raumlicht 8 wird dabei vorteilhafterweise an der Decke 20 des Raumes 1 re­ flektiert, so daß die Personen innerhalb des Raumes nicht ge­ blendet werden. Je nach voreingestelltem Licht-Sollwert Lsoll regelt die Regelung 10 den Motor 6 derart, daß die Lamellen 4 durch die Leit- und Hubbänder 5 derart gedreht, gehoben oder gesenkt werden, daß das einfallende Licht das Raumlicht 8 ver­ stärkt oder abschwächt.
Der Lichtsensor 9 liefert dabei den entsprechenden Licht-Istwert List über eine Leitung 7a zur Regelung 10. Die Leitun­ gen 7 bzw. 7a entsprechen dabei den üblichen Auslegungen; sie können als Busleitungen für mehrere Räume zusammengefaßt wer­ den oder für jeden Raum individuell vorgesehen sein. Die Lei­ tung 7 enthält dabei auch die Stromversorgung für den Motor 6, wobei diese auch zusammen mit dem Motor 6 am Lichteintrittsort 2 angebracht sein kann, so daß dann über die Leitung 7 le­ diglich die für die Ansteuerung des Motors 6 notwendigen Sig­ nale übertragen werden müssen.
Fig. 2 zeigt ein Schaltbild der Regelung 10. Ein Sollwertge­ ber 13 leitet einen Lichtsollwert Lsoll an ein Regelglied 14 weiter. Dieses Regelglied 14 erhält einen Licht-Istwert List über eine Leitung 7a von dem Lichtsensor 9. Der Licht-Sollwert Lsoll ist dabei auch durch eine Gebäuderegelung 19 vorgebbar.
Das Regelglied 14 berechnet eine Regeldifferenz d, die an ein Zeitglied 15 weitergeleitet wird. Das Zeitglied 15 leitet diese Differenz in einstellbaren Zeitabständen an einen Im­ pulsgeber 16 weiter. Die einstellbaren Zeitabstände können da­ bei derart gewählt werden, daß die Regelung entweder kontinu­ ierlich verläuft oder in bestimmten Zeitabständen, so daß die Lichtlenkungsvorrichtung nicht ununterbrochen geregelt wird, sondern lediglich nach bestimmten Zeitintervallen (beispiels­ weise jede halbe Stunde oder alle 10 Minuten).
Der Impulsgeber 16 erhält dabei Signale durch eine Positio­ nierlogik 17, die entsprechend der verwendeten Lichtlenkungs­ vorrichtung 3 und Motor 6 die entsprechenden Impulse für die Positionierung liefert, bzw. für die Positioniersteuerung 18 einstellt. Diese Impulse werden dann an die Positionier­ steuerung 18 weitergeleitet. Die Positioniersteuerung 18 steuert eine Wendesteuerung 12, die mit einer Stromversorgung 11 verbunden ist, um den Motor 6 über eine Leitung 7 ent­ sprechend zu regeln. Im Falle der Unterbringung der Stromver­ sorgung 11 am oder in der Nähe des Motors 6 werden über die Leitung 7 die für die Steuerung des Motors 6 notwendigen Sig­ nale übertragen. Auch ist es möglich, die Positioniersteuerung 18, die Wendesteuerung 12 und die Stromversorgung 11 zusammen mit dem Motor 6 integriert einzubauen. In diesem Fall werden die Signale des Impulsgebers 16 zur Positioniersteuerung 18, d. h. direkt zum Lichteintrittsort, bzw. zum Motor 6 über­ tragen.
Die Positionierlogik 17, die Positioniersteuerung 18, die Strom- bzw. Energieversorgung 11 und die Wendesteuerung 12 können dabei entsprechend der verwendeten Lichtlenkungsvor­ richtung 3 bzw. dem Motor 6 eingestellt werden. Dabei sind sämtliche bekannte Systeme zur Steuerung von Jalousien ver­ wendbar, die über Motoren antreibbar sind, so daß die Jalousie (Lichtlenkungsvorrichtung 3) hinsichtlich der gewünschten Lichtmenge innerhalb des Raumes einstellbar ist.

Claims (13)

1. Regelungssystem zur Belichtung und Beschattung von Räumen mit mindestens einem Lichteintrittsort und mit einer Lichtlenkungsvorrichtung, die am Lichteintrittsort angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelung (10) ein vorhandenes Raumlicht (8) im Raum detektiert und die Lichtlenkungsvorrichtung (3) derart regelt, daß das vorhandene Raumlicht (8) einem einstellbaren Licht-Sollwert (Lsoll) entspricht.
2. Regelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Lichtsensor (9) das vorhandene Raumlicht (8) detektiert und als Licht-Istwert (List) an die Regelung (10) weitergibt, und
daß die Regelung (10) den Licht-Istwert (List) mit dem Licht-Sollwert (Lsoll) vergleicht und aufgrund einer Regeldifferenz (d) die Lichtlenkungsvorrichtung (3) regelt, bis das vorhandene Raumlicht (8) dem Licht-Sollwert (Lsoll) entspricht.
3. Regelungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtlenkungsvorrichtung (3) aus einer Vielzahl von drehbaren Lamellen (4) besteht, die das Licht in den Raum lenken.
4. Regelungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (4) aus einer flexiblen Aluminiumlegierung bestehen, die mit einem lichtechtem Material beschichtet ist.
5. Regelungssystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (4) durch Leit- und Hubbänder (5) dreh-, heb- und senkbar sind.
6. Regelungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtlenkungsvorrichtung (3) über einen Motor (6) antreibbar ist.
7. Regelungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
ein Regelglied (14), das die aus dem Licht-Istwert (List) und dem Licht-Sollwert (Lsoll) gebildete Regeldifferenz (d) berechnet,
ein Zeitglied (15), das in einstellbaren Zeitabständen die Regeldifferenz (d) an einen Impulsgeber (16) weiterleitet, der durch eine Positionierlogik (17) geregelt ist, und
eine Positioniersteuerung (18), die die Impulse des Impulsgebers (16) empfängt und eine Wendesteuerung (12) ansteuert, die mit einer Energieversorgung (11) verbunden ist und den Motor (6) über eine Leitung (7) entsprechend ansteuert.
8. Regelungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtlenkungsvorrichtung (3) und/oder der Motor (6) zwischen den Scheiben eines Doppelglasfensters angebracht sind.
9. Regelungsverfahren zur Belichtung und Beschattung von Räumen mit mindestens einem Fenster, wobei durch eine Lichtlenkungsvorrichtung, die am Fenster angebracht ist, Licht in den Raum gelenkt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß durch eine Regelung (10) ein vorhandenes Raumlicht (8) im Raum detektiert wird, und
daß die Lichtlenkungsvorrichtung (3) derart geregelt wird, daß das vorhandene Raumlicht (8) einem einstellbaren Licht-Sollwert (Lsoll) entspricht.
10. Regelungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das vorhandene Raumlicht (8) durch einen Lichtsensor (9) detektiert und als Licht-Istwert (List) an die Regelung (10) weitergegeben wird, und
daß der Licht-Istwert (List) mit dem Licht-Sollwert (Lsoll) durch die Regelung (10) verglichen und aufgrund einer Regeldifferenz (d) die Lichtlenkungsvorrichtung (3) geregelt wird, bis sich das vorhandene Raumlicht (8) auf den Licht-Sollwert (Lsoll) einstellt.
11. Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß Lamellen (4) der Lichtlenkungsvorrichtung (3) durch Leit- und Hubbänder (5) derart gedreht, gehoben oder gesenkt werden,
daß sich das Raumlicht (8) auf den gewünschten Licht-Sollwert (Lsoll) einstellt.
12. Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet,
daß aus dem Licht-Istwert (List) und dem Licht-Sollwert (Lsoll) eine Regeldifferenz (d) berechnet wird,
daß diese Regeldifferenz (d) in einstellbaren Zeitabständen weitergeleitet wird, und
daß zur Positionierung der Lichtlenkungsvorrichtung diese Regeldifferenz verwendet wird.
13. Regelungsverfahren nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsollwert (Lsoll) manuell und/oder durch eine Gebäuderegelung (19) eingestellt wird.
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