DE19816709A1

DE19816709A1 - Verfahren zur Steuerung von Gebäudeentlüftungssystemen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

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Publication number: DE19816709A1
Application number: DE19816709A
Authority: DE
Original assignee: STK STEUERUNGS und KOMMUNIKATI
Current assignee: STK STEUERUNGS und KOMMUNIKATI
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1998-04-15
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2018-04-16
Also published as: DE19816709C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Gebäudeentlüftungssystemen durch das Zusammenwirken von einem zentralen drehzahlregelbaren Lüfter, steuerbaren Abluftventilen an den zu entlüftenden Räumen, Sensoren zur Erkennung von Entlüftungserfordernissen und Steuereinrichtungen, wie sie für eine effiziente Gebäudeentlüftung benötigt werden.

Aus Gründen der bauphysikalischen Anforderungen und des rationellen Energieeinsatzes gelten heute Gebäudeentlüftungssysteme als unerläßlich. Der entwickelte Stand der Technik auf diesem Gebiet wird mit der DE 44 17 740 A1 gekennzeichnet.

Die dort bekanntgemachte technische Lösung nutzt ein zentrales Lüftungssystem, das die an einem Abluftsystem angeschlossenen Räume mit Hilfe eines drehzahlgesteuerten zentralen Abluftventilators entlüftet.

Dazu verfügt jeder angeschlossene Raum über wenigstens ein steuerbares Abluftventil, über wenigstens einen Sensor zur Erkennung der Raumbenutzung und über eine zentrale Steuerung, die wenigstens über jeweils eine Steuerleitung mit dem steuerbaren Abluftventil und mit dem Sensor in Wirkverbindung steht. Eine derartige technische Lösung weist unabhängig von dem erreichten technischen Fortschritt erhebliche technische und wirtschaftliche Nachteile auf. So erweist sich in der Praxis die Verwendung von separaten Steuerleitungen zwischen Sensoren, Stellventilen, Abluftventilator und der zentralen Steuerung als nachteilig.

Neben hohen Materialkosten für Kabel und Leitungen sind bei der Realisierung dieser Lösung beachtliche Installationskosten und bautechnische Aufwendungen für das Erstellen und Verschließen von Wand- und Deckendurchbrüchen für die Anordnung der erforderlichen Kabelbäume zu berücksichtigen.

Mit dem hohen leitungstechnischen Aufwand werden in brandschutztechnischer Hinsicht vermeidbare Lasten in Kauf genommen.

In der Praxis wird diese aufwendige technische Lösung ausschließlich in der Form angewendet, daß die Drehzahlsteuerung des Abluftventilators mit Hilfe von Frequenzumrichtern realisiert wird, die in unmittelbarer Nähe der getrennt vom Abluftventilator angeordneten Steuerungsanlage stationiert sind. Zur Sicherung der erforderlichen Abschirmung der Wohnungen von den hochfrequenten Störfeldern sind erhebliche Aufwendungen in Kauf zu nehmen.

In aller Regel sind die notwendigen Installations- und Verdrahtungsarbeiten nur von spezialisierten Fachfirmen realisierbar.

Die Ferndiagnosefähigkeit der technischen Lösungen nach dem Stand der Technik sind im hohen Maße eingeschränkt.

Der Platzbedarf für die zentrale Steueranlage und für das beachtliche Kabelvolumen erschwert die Anwendung der bekannten technischen Lösung im Falle der Nachrüstung bestehender Wohngebäude. Im allgemeinen benötigen die in bisher bekannten Systemen verwendeten gesteuerten Abluftventile während der gesamten Öffnungszeit eine Arbeitsspannung, was die angestrebten Energieeinsparungen schmälert.

Aufgabe der Erfindung besteht deshalb im Schaffen einer technischen Lösung, die die Mängel des bekannten Standes der Technik überwindet.

Es soll eine neue technische Lösung für die Steuerung von Gebäudeentlüftungssystemen geschaffen werden, mit deren Hilfe kostengünstig, platz- und zeitsparend die Gebäudeentlüftung im jeweils bauphysikalisch erforderlichen Maße und bedarfsweise auch entsprechend der physiologischen Bedürfnisse der Gebäudenutzer gewährleistet und der Energieverbrauch der Anlage reduziert werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 7 und 10 gelöst.

Danach ist das Verfahren zur Steuerung von Gebäudeentlüftungssystemen durch das Zusammenwirken von einem zentralen drehzahlregelbaren Lüfter, steuerbaren Abluftventilen zwischen den zu entlüftenden Räumen und einem zentralen Abluftkanal, Sensoren zur Erkennung von Entlüftungserfordernissen im jeweiligen am Gebäudeentlüftungssystem angeschlossenen Raum und Steuerungseinrichtungen durch mehrere markante Verfahrensschritte gekennzeichnet.

In einem ersten Verfahrensschritt werden die Informationen über Ereignisse, die zu Lüftungserfordernissen führen können, direkt an die Steuerung des jeweiligen Abluftventils übertragen. Die Übertragung der Informationen erfolgt dabei in erster Linie unter Umgehung langer Leitungswege und einer für die vorgeschlagene technischen Lösung nicht benötigten zentralen Steuereinrichtung direkt zum dezentralen Steuerungsteil des jeweiligen Abluftventils.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird die Öffnung des jeweiligen Abluftventils bei Vorliegen eines Lüftungserfordernisses bewirkt, welches durch die Auswertung von programmierten logischen Verknüpfimgen von Bedingungen und Sensorsignalen durch die Steuereinheit erkannt wird. Ein derartiges Sensorsignal kann beispielsweise von einem die Raumnutzung signalisierenden Bewegungs-, Infrarot-, Vibrationsmelder, einem die gleiche Aufgabe erfüllenden Mikrofon oder durch ein Lichtsensor bzw. durch die Inbetriebnahme der Beleuchtungseinrichtung erzeugt werden.

Daneben ist es jedoch auch möglich, die Öffnung des jeweiligen Abluftventils von der Luftfeuchte, der Raumtemperatur oder von der Luftzusammensetzung abhängig zu machen.

Für die Übermittlung der Zustands- und Steuerungsinformationen werden erfindungsgemäß keine separaten Leitungsverbindungen sondern ein einheitliches Bussystem genutzt. Dies kann entweder ein Steuerleitungs- und/oder Netzleitungs-Bussystem sein.

Zur verfahrenstechnischen Lösung gehört außerdem, daß die bewirkte Drehzahlsteuerung des zentralen Abluftventilators in Abhängigkeit von der Anzahl der ihm zugeordneten und über das Bussystem signalisierten geöffneten Abluftventile erfolgt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß nur jene an das Gebäudeentlüftungssystem angeschlossenen Räume entlüftet werden, für die in der konkreten Situation ein signalisiertes Entlüftungserfordernis besteht. Dies ermöglicht es, mit dem jeweils geringsten Energieaufwand das Entlüftungssystem selbst zu betreiben und darüber hinaus den Energieaufwand für den Ersatz der mit der fühlbaren Wärme der abgesaugten Luftmenge erforderlichen Raumheizung zu minimieren.

Erreicht wird dies insbesondere dadurch, daß die zu Lüftungserfordernissen führenden Ereignisse durch manuell betätigte und/oder Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Uhrzeit bzw. Bewegung registrierende Sensoren erfaßt werden. Vorzugsweise werden die erfaßten Informationen direkt der intelligenten Steuerung des Abluftventils übermittelt, ohne eine zentrale Steuerungsanlage in Anspruch zu nehmen. Unabhängig davon sind die Sensoren und Schalter für das Signalisieren von Lüftungserfordernissen bzw. von Schaltzuständen der Abluftventile und des zentralen Abluftventilators mit einem Steuer leitungs-Bussystem verbunden, so daß bedarfsweise zentrale Überwachungen, Zustandsanalysen und dgl. ermöglicht werden.

Ebenso steht die Steuerung des Drehzahlstellers mit dem Bussystem in Verbindung. Dadurch kann der Drehzahlsteller im wesentlichen in Abhängigkeit von der Tageszeit und von der Anzahl der geöffneten Abluftventile sowie von system- und umweltbedingten festen und variablen Korrekturfaktoren zusätzliche Steuerungsinformationen erhalten.

Grundsätzlich können alle zum Betrieb des Gebäudeentlüftungssystems benötigten Informationen über die zusammenwirkenden Komponenten über ein gemeinsames Bussystem übertragen werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, daß die Informationen über die zum Lüftungserfordernis führenden Ereignisse für die Steuerung des zentralen Abluftventilators und/oder der Abluftventile frei programmierbar verarbeitet werden. Dazu ist es notwendig, daß jeder an das Bussystem angeschlossenen Komponente mindestens eine eindeutige Adresse zugeordnet wird.

In einer anderen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung von Gebäudeentlüftungssystemen durch das Zusammenwirken von einem zentralen drehzahlregelbaren Lüfter, steuerbaren Abluftventilen an den zu entlüftenden Räumen, Sensoren zur Erkennung von Entlüftungserfordernissen und Steuereinrichtungen außerdem dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Informationen über das Bestehen von Entlüftungserfordernissen direkt an die individuelle Steuerung des jeweiligen Abluftventils übertragen werden. Der geöffnete Zustand des jeweiligen Abluftventils wird dabei durch das Ansprechen von wenigstens einem das Lüftungserfordernis signalisierenden Sensor bewirkt. Schließlich erfolgt nach dieser Verfahrensvariante die Drehzahlsteuerung des zentralen Abluftventilators in Abhängigkeit von der Anzahl der ihm zugeordneten geöffneten Abluftventile. Die Informationen für den Schaltzustand der einzelnen Abluftventile werden in diesem Falle unter Verzicht auf ein besonderes Steuerleitungs-Bussystem direkt an die Drehzahlsteuerung des zentralen Abluftventilators übermittelt.

Die zu Lüftungserfordernissen führenden Ereignisse werden durch manuell betätigte und/oder Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Uhrzeit bzw. Bewegung registrierende Sensoren erfaßt.

Die Steuerung des Drehzahlstellers steht bevorzugt mit einer übergeordneten Systemkomponente in Verbindung und erhält im wesentlichen in Abhängigkeit von der Tageszeit und von der Anzahl der geöffneten Abluftventile sowie von system- und umweltbedingten festen und variablen Korrekturfaktoren weitere Steuerungsinformationen.

Das vorgeschlagene Vorgehen ermöglicht es, bei Minimierung des Platz-, Kosten- und Zeitbedarfs Gebäudeentlüftungssysteme in neu errichteten und in bestehenden Gebäuden zu realisieren und dabei gleichzeitig die bestehenden Anforderungen an moderne Gebäudeentlüftungssysteme umfassend zu erfüllen. Im wesentlichen gelingt dies durch den Einsatz von direkt miteinander kommunizierenden Systemkomponenten, insbesondere den mit intelligenten Steuerungen ausgerüsteten Abluftventilen und Drehzahlsteuerungen.

Dieses Vorgehen ist weiterhin eine Voraussetzung für den Einsatz von Koppelgliedern, mit deren Hilfe nach übergeordneten Kriterien Steuerungsimpulse übertragen und Diagnose- und Abrechnungsaufgaben durch Datenfernübertragung abgewickelt werden können. Durch den Einsatz von Steuerungsleitungs-Bussystemen und von Netzleitungs-Bussystemen lassen sich außerdem Kostensenkungen aus verminderten Materialbedarf, geringeren Platzanforderungen und miniierten Installationsaufwendungen erzielen.

Die Erfindung wird desweiteren gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.

Sie besteht zunächst aus einem drehzahlgeregelten Abluftventilator, aus wenigstens zwei steuerbaren Abluftventilen, aus Sensoren zur Erkennung von Lüftungserfordernissen und aus Steuerungseinrichtungen. Wesentlich ist dabei, daß die Steuereinheit der steuerbaren Abluftventile unmittelbar am jeweiligen Abluftventil angeordnet ist und mit den ein zu Lüftungserfordernissen führenden Ereignissen signalisierenden Schaltern und Sensoren in Verbindung steht. Zwischen den steuerbaren Abluftventilen und dem gesteuerten Drehzahlsteller für den zentralen Abluftventilator ist ein Bussystem angeordnet.

Außerdem ist am Drehzahlsteller eine eigene Steuereinheit angeordnet. Zusätzlich sind am Bussystem Komponenten für die Spannungsversorgung, für die Bereitstellung der Uhrzeit und für die Erfassung des Betriebszustandes der Vorrichtung angeordnet.

In einer weiteren Ausführungsform ist das steuerbare Abluftventil mit einem das Öffnen und Schließen bewirkenden selbsthemmenden elektrisch betätigten Antrieb ausgestattet.

Es ist auch möglich, daß die zum Lüftungserfordernis führenden Ereignisse signalisierenden Sensoren direkt im Abluftventil integriert sind. Bevorzugt sind die Steuereinheiten der Abluftventile für die individuellen Bedürfnisse unabhängig voneinander und frei programmierbar ausgestattet. Als vorteilhaft hat sich außerdem erwiesen, daß der Drehzahlsteller in unmittelbarer Nähe des zentralen Abluftventilators angeordnet ist. Zusätzlich kann das Bussystem auch mit einer Fernmeldeschnittstelle in Verbindung stehen.

Markante Bestandteile der Vorrichtung sind damit neben den gesteuerten Abluftventilen der gesteuerte Drehzahlsteller für den zentralen Abluftventilator, das Steuerleitungs-Bussystem und gegebenenfalls auch das Netzleitungs-Bussystem.

Mit diesen Bestandteilen wird mit einem vergleichsweise geringem technischen Aufwand sowohl Planung als auch die praktische Realisierung und der laufende Betrieb eines Gebäudeentlüftungssystems ermöglicht. Gleichzeitig lassen sich unkompliziert nicht nur die elementaren bauphysikalischen und sicherheitstechnischen Mindestforderungen sondern auch höhere Anforderungen an den wirtschaftlichen Betrieb und aus den individuellen Bedürfnissen der Gebäudenutzer erfüllen. Damit entspricht die neugeschaffene technische Lösung den Ansprüchen, die an eine praxiswirksame bautechnische Innovation gestellt werden müssen.

Unter Verwendung der vorgeschlagenen Systemkomponenten lassen sich unkompliziert einfache Schalter sowohl für die Steuerung der Abluftventile als auch für die Steuerung des Drehzahlstellers einfügen, beispielsweise Schalter für den Dauerbetrieb oder für Lüftungspausen.

Weiterhin ist es möglich, das System auf wesentlich einfachere Weise als bisher mit Systemen für die Wärmerückgewinnung oder für die Gebäudebelüftung zu koppeln.

Insgesamt bestehen die Vorteile der Erfindung in der jederzeit bestehenden Auf- und Nachrüstbarkeit, ohne in die Grundkomponenten der technischen Lösung eingreifen zu müssen. Ebenso ist kennzeichnend für die neugeschaffene Lösung, daß im wesentlichen einheitliche und standardisierte Systemkomponenten zum Einsatz gebracht werden können. Die individuellen Anforderungen werden im wesentlichen durch die programmierbaren Steuerungselemente der eingesetzten Abluftventile und des benötigten Drehzahlstellers für den zentralen Abluftventilator erfüllt. Ohne die Bindung an eine zentrale Steuereinheit ermöglichen die vorgeschlagenen Bussysteme, bedarfsweise von übergeordneten Systemkomponenten Steuerungseingriffe vorzunehmen und die dazu einzurichtende Fernmeldeschnittstelle zugleich für Zwecke der Ferndiagnose für Alarmfunktionen und zur Systemüberwachung zu nutzen.

Die Erfindung soll nachstehend mit Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

In der beiliegenden Zeichnung zeigen

Fig. 1 die schematische Darstellung der Steuerung eines Gebäude entlüftungssystems bei Verwendung eines separaten Steuer leitungs-Bussystems;

Fig. 2 die schematische Darstellung der Steuerung eines Gebäude entlüftungssystems mit teilweiser Nutzung der vorhandenen Elektroleitungen als Bussystem.

Ausführungsbeispiel 1

In den Fig. 1 und 2 sind Steuerungsvarianten für Gebäudeentlüftungssysteme schematisch dargestellt. Die dargestellten Elemente der Steuerungssysteme werden verfahrenstechnisch in Feldgeräte, Zentralgeräte und Systemkomponenten unterschieden.

Als Feldgeräte sind die Abluftventile 2.1 bis 2.n mit den dazugehörigen Steuereinheiten 1.1 bis 1.n, die Schalter 3.1 bis 3.n, die Sensoren 4.1 bis 4.n, die Steuereinheit 14 für den Drehzahlsteller 5, die weiteren Sensoren 16, 17 für Druck und Temperatur sowie der Rauch-/Brandmelder 15 bezeichnet.

Die Zentralgeräte sind dagegen jene Elemente des Steuerungssystems, die regelmäßig nur jeweils einmal je Entlüftungsanlage benötigt werden, wobei die Entlüftungsanlage ein- oder mehrsträngig ausgelegt sein kann. Derartige Elemente sind beispielsweise die Spannungsversorgung 8, das Gerät zum Bereitstellen des Zeittaktes 9, die Rechnerschnittstelle 10 zum Programmieren des Systemverhaltens, die Uhr 11 zur Bereitstellung der Zeitbasis und die Fernmeldeschnittstelle 12.

Im Gegensatz dazu stellen der Buskoppler 19, die Medienkoppler 23 und die Bandsperre 25 Systemkomponenten dar.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Verfahren zur Steuerung eines Gebäudeentlüftungssystems, wie auf der linken Seite der n.-Etage in den Fig. 1 und 2 dargestellt, realisiert. Dazu ist das Abluftventil 2.n mit einer Steuereinheit 1.n ausgestattet, welches mit dem Lichtschalter 3.n des entlüfteten Raumes und mit einem Bewegungsmelder 4.n in Verbindung steht. Die Steuereinheit 1.n verfügt über einen Anschluß zum Steuerleitungs-Bussystem 7, über das die Steuereinheit 1.n mit anderen Busteilnehmern kommunizieren kann. Die Steuereinheit 1.n besitzt außerdem eine programierbare Logik, die als Eingangsgrößen die Signale des Schalters 3.n und des Sensors 4.n verarbeiten und ein Ausgangssignal für die Betätigung des Abluftventils 2.n erzeugen kann. Darüber hinaus ist die Steuereinheit 1.n in der Lage, alle zur Verfügung stehenden Informationen über den Zustand des Schalters 3.n, des Sensors 4.n und des Abluftventils 2.n für andere Busteilnehmer bereitzustellen und Steuerbefehle für das Abluftventil 2.n über den Busanschluß zu empfangen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 1.n im Abluftventil integriert. Diese Anordnung erweist sich, bedingt durch die überwiegende Montage der Abluftventile in der Nähe der Raumdecke, vorteilhaft für den Einsatz des Sensors 4.n, der aus diesem Grunde ebenfalls unmittelbar mit dem Abluftventil 2.n und der Steuereinheit 1.n räumlich verbunden ist. Dagegen ist der dem Abluftventil 2.n zugeordnete Schalter 3.n in einem separaten Gehäuse im normalen Griffbereich montiert und über eine separate Leitung mit der Steuereinheit 1.n im Abluftventil 2.n verbunden.

Das Steuerleitungs-Bussystem 7 ist in Baumstruktur komplett aus neuverlegten Fernmeldekabel der Type J-Y(St)Y2x2x0,6 ausgeführt. Diese Ausführungsvariante liegt der Fig. 1 zugrunde.

Bei der Ausführung des erläuterten Ausführungsbeispiels in bestehenden Gebäuden wird der Installationsaufwand für notwendige Busleitungen entsprechend Fig. 2 dadurch miniert, daß die vorhandenen Elektroinstallationsleitungen zwischen den einzelnen Etagen und dem Elektrozähler 24 zugleich als Netzleitungs-Bussystem 22 zur Signalübertragung verwendet werden. Dazu werden die Signale zwischen dem Steuerleitungs-Bus system 7 und dem Netzleitungs-Bussystem 22 durch einen Medienkoppler 23 angepaßt und übertragen. Mittels der Bandsperre 25 wird verhindert, daß sich die auf das Netzleitungs-Bussystem 22 aufgeprägten Signale in das öffentliche Energieversorgungsnetz ausbreiten.

Im zu entlüftenden Gebäude selbst werden die aufgeprägten Signale durch das Netzleitungs-Bussystem 22 über die Elektrozähler 24 bedarfsweise an allen Elektroenergieverbrauchern bereitgestellt. Dazu sind in den einzelnen Elektroenergieverteilungen Medienkoppler 23 installiert, die jeweils die Verbindung zu den örtlichen Steuerleitungs-Bussystemen 7 herstellen. Damit das Systemverhalten der Entlüftungsanlage den individuellen Bedürfnissen angepaßt werden kann, ist das Zusammenwirken der Feld- und Zentralgeräte über die Rechnerschnittstelle 10 nach RS 232 programmierbar. Um die beteiligten Feld- und Zentralgeräte gezielt über das Steuerleitungs-Bussystem 7 und/oder über das Netzleitungs-Bussystem 22 ansprechen zu können, wird bei der Montage für jedes Gerät eine eindeutige Adresse voreingestellt. Dies erfolgt wahlweise je nach Geräteausführung hardware- oder softwareseitig.

Gemäß Ausführungsbeispiel 1 wird die Steuerung des Gebäudeentlüftungssystems in folgender Weise realisiert:
Bei der Raumentlüftung über einen zentralen Abluftschacht 13, in dem durch den Abluftventilator 6 ein Unterdruck erzeugt wird, strömt die Luft durch alle Undichtheiten und in erster Linie durch die von den Abluftventilen 2.1 bis 2.n freigegebenen Öffnungen in den zentralen Abluftschacht 13 und wird durch den Abluftventilator 6 aus dem Gebäude befördert.

Dadurch wird gewährleistet, daß trotz gegebenenfalls bestehender Undichtheiten des Abluftschachtes 13 keine Beeinträchtigungen anderer Räume durch Geruchsbelästigung und dergleichen auftreten. Bedingt durch eventuell bestehende oder entstehende Undichtheiten und wegen der zu überwindenden Strömungswiderstände in den einzelnen Querschnitten des Abluftschachtes 13 stellt sich bei einer definierten Fördermenge des Abluftventilators 6 an jedem Abluftventil 2.1 bis 2.n ein möglicherweise unterschiedlicher Unterdruck ein, der bei gleichem Öffnungsquerschnitt des Abluftventils 2.1 bis 2.n verschiedene Volumenströme bewirken würde.

Zur Gewährleistung der für die entsprechenden Räume nach DIN 18017 geforderten Mindestvolumenströme in Höhe von 60 m³/h für bedarfsentlüftete Kochnischen/Küchen bzw. Bäder und Toiletten ist für jedes Abluftventil die Anpassung des Öffnungsquerschnittes über die Steuerung des Ventilantriebes anpaßbar.

Hierzu ist das Abluftventil 2.n mit einem selbsthemmenden Antrieb ausgestattet, der während der Verfahrbewegung (Zeit für die Veränderung des Öffnungszustandes) eine elektrische Leistung von ca. 2 Watt benötigt. Im konkreten Fall wird durch ein semaphorisches System zwischen den Steuereinheiten 1.1 bis 1.n gewährleistet, daß jeweils nur eine begrenzte Anzahl von Ventilantrieben betrieben wird, was sich gegenüber bisher bekannten Steuerungsverfahren vorteilhaft für die Dimensionierung der Spannungsversorgung 8 und der zu installierenden Leitungsquerschnitte auswirkt. Um nach einem möglichen Netzausfall einen definierten Zustand des Gebäudeentlüftungssystems erneut zu erreichen, führt jede Systemkomponente eine Power-On-Reset durch, wodurch die Abluftventile 2.1 bis 2.n mit einer maximalen Verfahrbewegung geschlossen und die entsprechenden Parameter zurück bzw. neu gesetzt werden. Dabei stellt die Funk- oder die batteriegepufferte Uhr 11 die Zeitbasis für die zyklische (bedarfsunabhängige) Entlüftung sowie die Informationen zur Unterscheidung von Tag- und Nachtbetrieb, von Wochen- und Wochenendbetrieb sowie von Sommer- und Winterbetrieb bereit.

Bei der zyklischen Entlüftung werden während des Tagbetriebes, beispielsweise in der Zeit zwischen 6.00 Uhr und 22.00 Uhr, fünf Zeitfenster mit einer Länge von je 2 h zum Durchführen einer zyklischen Entlüftung gestartet. Der Start der Entlüftung erfolgt innerhalb des jeweiligen Zeitfensters automatisch, wenn die aktuelle Bedarfsentlüftung unter 30% liegt, anderenfalls am Ende des jeweiligen Zeitfensters. Dabei werden nacheinander für die Dauer einer vorprogrammierten Zeit in Abhängigkeit von der Raumgröße alle jene Räume entlüftet, bei denen momentan oder innerhalb des aktuellen Zeitfensters keine äquivalente Bedarfsentlüftung stattgefunden hat.

Einerseits wird damit verhindert, daß in Räumen, bei denen über längere Zeit keine Bedarfsentlüftung stattgefunden hat, Feuchteschäden entstehen. Andererseits wird verhindert, daß den Räumen, in denen bereits eine Bedarfsentlüftung stattgefunden hat, durch die zusätzliche zyklische Entlüftung unnötig Wärmeenergie entzogen wird.

Während des Nachtbetriebes, beispielsweise in der Zeit zwischen 22.00 Uhr und 6.00 Uhr wird zur Reduzierung der Lüftungsgeräusche keine zyklische Entlüftung durchgeführt. Während dieser Zeit werden ebenfalls eingeschaltete Dauerentlüftungen unterbrochen. Unabhängig davon bleiben erforderliche Bedarfsentlüftungen weiterhin im Einsatz.

Beim Erkennen einer durch die Sensoren 4.1 . . . 4.n signalisierten Raumbenutzung oder bei einer gemessenen Luftfeuchtigkeit von mehr als 70% ergibt sich nach Ablauf einer vorprogrammierten Verzögerungszeit ein Lüftungserfordernis, wodurch die Bedarfsentlüftung gestartet wird. Die Entlüftung erfolgt über einen Zeitraum, in dem das Lüftungserfordernis besteht. Sie endet erst nach Ablauf einer von der Länge der Entlüftungszeit abhängigen Nachlaufzeit nach Entfall der Raumbenutzung. Diese Nachlaufzeit wird entsprechend der Dauer der entsprechenden Raumbenutzung, jedoch maximal für einen Zeitraum von 15 Min., gewählt.

Zur individuellen Beeinflussung des Lüftungsablaufes ist außerdem der Schalter 3.n nutzbar. Er besteht bedarfsweise aus zwei Tasten mit Zustandsanzeige zum Ein- und Ausschalten der Dauerentlüftung und der Lüftungspause.

Um bedarfsweise eine kontinuierliche Entlüftung des Raumes, beispielsweise beim Wäschetrocknen in Bädern oder während der Nutzung der Koch- und Backgeräte in Küchen, zu ermöglichen, ist die Taste für die Dauerentlüftung zu betätigen. Die Dauerentlüftung bleibt infolgedessen bis zum nochmaligen Betätigen des Tasters aktiv und wird nur während des Nachtbetriebes unterbrochen bzw. durch einen Anlagen-Reset-Befehl aufgehoben. Zur Erhöhung des Wohnkomforts ist weiterhin vorgesehen, daß zum Unterbinden von Zugerscheinungen beim Duschen oder Baden durch Betätigen des Tasters "Lüftungspause" der Entlüftungsvorgang unterbrochen werden kann. Durch nochmaliges Betätigen dieses Schalters 3.n bei Ende der Raumbenutzung oder nach Ablauf einer 30-minütigen Lüftungspause wird der Lüftungsvorgang fortgesetzt. Bei Wochenendbetrieb wird das Tagregime im wesentlichen auf den Zeitraum zwischen 8.00 Uhr und 23.00 Uhr verschoben.

Im Ausführungsbeispiel ist außerdem vorgesehen, die Steuerung des Entlüftungssystems zum Zwecke der Energieeinsparung außentemperaturabhängig vorzunehmen, wozu der Temperaturfühler 16 genutzt wird. Bei sehr tiefen Außentemperaturen wird dazu die Anzahl der zyklischen Entlüftungsvorgänge verringert und darauffolgend bei höheren Temperaturen kurzfristig erhöht.

Zur Drehzahlstellung des Abluftventilators 6 signalisieren die Abluftventile 2.1 bis 2.n über das verfügbare Bussystem 7, 22 an die Steuereinheit 14 des Drehzahlstellers 5 ihren Öffnungszustand. Diese Steuereinheit 14 berechnet aus der Anzahl der geöffneten Abluftventile 2.1 bis 2.n und den systembedingten festprogrammierten sowie den unweltabhängigen veränderlichen Korrekturfaktoren die Stellgröße für den als Frequenzumrichter ausgeführten Drehzahlsteller 5. Die Stellgröße wird dazu in Form eines normierten Spannungssignales im Bereich von 0 bis 10 V ausgegeben.

Dabei entspricht eine Steuerspannung von 0 V dem Stillstand des Lüftermotors für den Fall des vollständigen Fehlens eines Lüftungserfordernisses für die an das Entlüftungssystem angeschlossenen Räume und eine Steuerspannung von 10 V der Lüfterdrehzahl, die zur Erzeugung des notwendigen Volumenstroms bei vollständiger Öffnung aller Abluftventile 2.1 bis 2.n erforderlich ist. Obwohl in den meisten Anwendungsfallen eine festprogrammierte Drehzahlkennlinie für den Abluftventilator 6 ausreicht, gibt es Fälle, die durch außergewöhnlich häufig auftretende atmosphärische Verhältnisse, beispielsweise durch starke Winde oder durch ungünstige Druckverhältnisse, gekennzeichnet sind. Dazu wird zur Vermeidung einer unausreichenden Förderleistung des Abluftventilators 6 und damit einer beeinträchtigten Raumentlüftung vorgebeugt, indem die Drehzahlregelung des Abluftventilators 6 druckabhängig gestaltet wird. Dazu bildet die Steuereinheit 14 des Drehzahlstellers 6 mit dem am zentralen Abluftschacht 13 montierten Drucksensor 17 einen Regelkreis, mit dessen Hilfe die Drehzahl des Abluftventilators 6 im erforderlichen Maße korrigiert wird. Da die vom Drucksensor 17 erfaßten Werte über das Bussystem 7, 22 für alle Busteilnehmer zur Verfügung stehen, kann prinzipiell von allen Busteilnehmern eine Funktionsüberwachung des Entlüftungssystems erfolgen. Hierbei besteht die Möglichkeit, durch Druckveränderungen bei definierten Zuständen, mögliche Manipulationen oder Fehler im System, beispielsweise Defekte eines Abluftventils 2.1 bis 2.n oder des Abluftventilators 6, zu erkennen und diese Fehlermeldung über die Fernmeldeschnittstelle 12 bereitzustellen. Ebenso ist vorgesehen, durch die Fernmeldeschnittstelle 12 einen Feueralarm, der durch den im zentralen Abluftschacht 13 installierten Rauch-/Brandmelder 15 oder durch die Sensoren 4.1 bis 4.n erkannt wird, auszulösen. Außerdem dient die Fernmeldeschnittstelle 12 der Fernwartung und -programmierung des Gebäudeentlüftungssystems.

Im Ausführungsbeispiel ist weiterhin eine Systemkoppelstelle 18 vorgesehen, mit deren Hilfe die Anbindung und Integration von Wärmerückgewinnungs-, Raumbelüftungs- sowie Heizungs- und Solaranlagen und weitere Systeme der komplexen Gebäudeleittechnik und bedarfsweise auch der Anschluß weiterer Lüftungsstränge 21 ermöglicht werden soll.

Ausführungsbeispiel 2

Gemäß der Fig. 1 und 2 werden abweichend vom Ausführungsbeispiel 1 die Informationen der Schalter 3.n und der Sensoren 4.n mit einer separaten Steuereinheit mit Busanschluß 1.n gekoppelt. Über das Steuerleitungs-Bussystem 7 gelangen die entsprechenden Informationen zur Steuereinheit des jeweiligen Abluftventils 2.n, wie dies auf der rechten Seite der Etage n. in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

Ausführungsbeispiel 3

Gemäß der Fig. 1 und 2 unterscheidet sich die Lösung des vorliegenden Beispiels vom Ausführungsbeispiel 2 lediglich dadurch, daß die Steuereinheit 1.1 für die Schalter 3.1 und die Sensoren 4.1 mit dem zentralen Strang des Steuer leitungs-Bussystems 7 und darüber hinaus mit der Steuereinheit des jeweiligen Abluftventils 2.1 verbunden ist. Im Falle der Verwendung eines Netz leitungs-Bussystems 22 gelangen die Informationen der Schalter 3.1 und der Sensoren 4.1 über die jeweilige Steuereinheit 1.1 zunächst über die Netzleitungen der jeweiligen Wohnungen zu einem Medienkoppler 23 und über diesen in das mit der Steuereinheit 1.1 des jeweiligen Abluftventils 2.1 verbundene Steuer leitungs-Bussystem 7. Dabei ist es auch möglich, zugleich mehrere Abluftventile 2.1 gleichzeitig anzusteuern oder zu schalten. Eine derartige Ausführungsform ist in den Fig. 1 und 2 für den linken und rechten Strang der 1. Etage jeweils dargestellt.

Ausführungsbeispiel 4

Gemäß der Fig. 2 ist die im Ausführungsbeispiel 1 beschriebene technische Lösung nach dem vorliegenden Beispiel dadurch modifiziert, daß es im Keller des mit einem Gebäudeentlüftungssystem auszustattenden Gebäudes zu einer Nachrüstung des vorhandenen Schrankes für die Elektrozähler 24 kommt, um die vorhandenen Netzleitungen zumindest teilweise als Netzleitungs-Bussystem 22 nutzen zu können.

Dazu wird am Abgang der Elektrohauptzuleitung 26 zunächst eine Bandsperre 25 und zur Verbindung des Zählerschrankes mit der zentralen Steuerungsanlage des Gebäudeentlüftungssystems, bestehend aus der Spannungsversorgung 8, dem Zeittaktgeber 9, der Rechnerschnittstelle 10, der Hauptuhr 11, der Fernmeldeschnittstelle 12 und dem Buskoppler 19, ein Medienkoppler 23 zwischengeschaltet. Derartige Medienkoppler 23 befinden sich notwendigerweise auch jeweils zwischen den Elektrozuleitungen der einzelnen Wohnungen und den separaten Zweigen des Steuerleitungs-Bussystems 7 in den einzelnen Gebäudeetagen 1 bis n sowie im Bereich des Abluftventilators 6 im Dachbereich des Gebäudes.

Schließlich ist das Ausführungsbeispiel auch noch durch die Elektrohauptzuleitung 26, einen separaten Elektrozähler 24 und weiteren Komponenten des Entlüftungssystems gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiel 5

Gemäß der Fig. 3 bis Fig. 7 sind Zuordnungsvarianten der in den Fig. 1 und 2 aufgeführten Steuereinheiten 1.1 . . . 1.n zu den Abluftventilen 2.1 . . . 2.n, den Schaltern 3.1 . . . 3.n und den Sensoren 4.1 . . . 4.n dargestellt.

Dabei kann je nach Anwendungsfall die Steuereinheit 1.1 . . . 1.n direkt im Abluftventil 2.1 . . . 2.n integriert sein oder sie ist im Gehäuse der Schalter 3.1 . . . 3.n bzw. der Sensoren 4.1 . . . 4.n angeordnet, wenn diese räumlich voneinander getrennt sind.

Es ist auch möglich, die Steuereinheit 1.1 . . . 1.n in einem separaten Gehäuse anzuordnen.

Ferner ist es zur Kosteneinsparung und zur effektiven Gestaltung des Systems möglich, der zentralen Steuereinheit 1.1 . . . 1.n mehrere räumlich nahe beieinander angeordnete Abluftventile 2.1 . . . 2.n, Schalter 3.1 . . . 3.n und/oder Sensoren 4.1 . . . 4.n zuzuordnen, wie es aus Fig. 7 ersichtlich ist.

Bezugszeichenliste

1.1

. . .

1.

n Steuereinheit mit BUS-Anschluß

2.1

. . .

2.

n Abluftventil

3.1

. . .

3.

n Schalter

4.1

. . .

4.

n Sensoren

5

Drehzahlsteller

6

Abluftventilator

7

Steuerleitungs-Bussystem

8

Spannungsversorgung

9

Zeittakt

10

Rechnerschnittstelle

11

Uhr

12

Fernmeldeschnittstelle

13

zentraler Abluftschacht

14

Steuereinheit für Drehzahlsteller

15

Rauch-/Brandmelder

16

Temperaturfühler

17

Drucksensor

18

Systemkoppelstelle

19

BUS-Koppler

20

Netzanschluß für Lüftermotor

21

Anschluß weiterer Lüftungsstränge

22

Netzleitungsbussystem

23

Medienkoppler

24

Elektrozähler

25

Bandsperre

26

Elektrohauptzuleitung

Claims

1. Verfahren zur Steuerung von Gebäudeentlüftungssystemen durch das Zusammenwirken von einem zentralen drehzahlregelbaren Lüfter, steuerbaren Abluftventilen an den zu entlüftenden Räumen, Sensoren zur Erkennung von Entlüftungserfordernissen und Steuereinrichtungen dadurch gekennzeichnet,
daß die Informationen über das Bestehen von zu Lüftungserfordernissen führenden Ereignissen direkt an die Steuerung des jeweiligen Abluftventils übertragen werden,
daß die Öffnung des jeweiligen Abluftventils durch das Ansprechen von wenigstens einem das Lüftungserfordernis signalisierenden Sensor bewirkt wird,
daß für die Übermittlung von Zustands- und Steuerungsinformationen ein Bussystem genutzt wird und
daß die bewirkte Drehzahlsteuerung des zentralen Abluftventilators in Abhängigkeit von der Anzahl der ihm zugeordneten und über das Bussystem signalisierten geöffneten Abluftventile erfolgt.

2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Lüftungserfordernissen führenden Ereignisse durch manuell betätigte und/oder Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck bzw. Bewegung registrierende Sensoren erfaßt bzw. durch Uhrzeit ausgelöst werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Drehzahlstellers mit dem Bussystem in Verbindung steht und im wesentlichen in Abhängigkeit von der Tageszeit und von der Anzahl der geöffneten Abluftventile sowie von system- und umweltbedingten festen und variablen Korrekturfaktoren Steuerungsinformationen erhält.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle zum Betrieb des Gebäudeentlüftungssystems benötigten Informationen der zusammenwirkenden Komponenten über ein gemeinsames Bussystem übertragen werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen über die zum Lüftungserfordernis führenden Ereignisse und deren Verknüpfung für die Steuerung des zentralen Abluftventilators und/oder der Abluftventile frei programmierbar verarbeitet werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder an ein gemeinsames Bussystem angeschlossenen Komponente mindestens eine eindeutige Adresse zugeordnet wird.

7. Verfahren zur Steuerung von Gebäudeentlüftungssystemen durch das Zusammenwirken von einem zentralen drehzahlregelbaren Lüfter, steuerbaren Abluftventilen an den zu entlüftenden Räumen, Sensoren zur Erkennung von Entlüftungserfordernissen und Steuereinrichtungen dadurch gekennzeichnet,
daß die Informationen über das Bestehen von zu Lüftungserfordernissen führenden Ereignisse direkt an die Steuerung des jeweiligen Abluftventils übertragen werden,
daß die Öffnung des jeweiligen Abluftventils durch das Ansprechen von wenigstens einem das Lüftungserfordernis signalisierenden Sensors bewirkt wird und
daß die Drehzahlsteuerung des zentralen Abluftventilators in Abhängigkeit von der Anzahl der ihm zugeordneten geöffneten Abluftventile erfolgt.

8. Verfahren nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Lüftungserfordernissen führenden Ereignisse durch manuell betätigte und/oder Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck bzw. Bewegung registrierende Sensoren erfaßt werden.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Drehzahlstellers mit einer übergeordneten Systemkomponente in Verbindung steht und im wesentlichen in Abhängigkeit von der Tageszeit und von der Anzahl der geöffneten Abluftventile sowie von system- und umweltbedingten festen und variablen Korrekturfaktoren Steuerungsinformationen erhält.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung von Gebäudeentlüftungssystemen, bestehend aus einem drehzahlgeregelten Abluftventilator, aus wenigstens zwei steuerbaren Abluftventilen, aus Sensoren zur Erkennung von zu Lüftungserfordernissen führenden Ereignissen und aus Steuerungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit (1.1 . . . 1.n) der steuerbaren Abluftventile (2.1 . . . 2.n) unmittelbar am jeweiligen Abluftventil (2.1 . . . 2.n) angeordnet ist und mit den zu Lüftungserfordernissen führenden Ereignissen signalisierenden Schaltern (3.1 . . . 3.n) und Sensoren (4.1 . . . 4.n) in Verbindung steht,
daß zwischen den steuerbaren Abluftventilen (2.1 . . . 2.n) und dem gesteuerten Drehzahlsteller (5) für den zentralen Abluftventilator (6) ein Bussystem (7, 22) angeordnet ist,
daß am Drehzahlsteller (5) eine eigene Steuereinheit (14) angeordnet ist und
daß zusätzlich Komponenten für die Spannungsversorgung (8), für die Bereitstellung des Uhrzeit (11) und für die Erfassung des Betriebszustandes der Vorrichtung am Bussystem (7, 22) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach dem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare Abluftventil (2.1 . . . 2.n) mit einem das Öffnen und Schließen bewirkenden selbsthemmenden elektrisch betätigten Antrieb ausgestattet ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die zu Lüftungserfordernissen führenden Ereignisse signalisierenden Sensoren (4.1 . . . 4.n) direkt im jeweiligen Abluftventil (2.1 . . . 2.n) integriert sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheiten (1.1 . . . 1.n) der Abluftventile (2.1 . . . 2.n) für die individuellen Bedürfnisse unabhängig voneinander und frei programmierbar ausgestattet sind.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere räumlich nahe beieinander angeordnete Abluftventile (2.1 . . . 2.n), Schalter (3.1 . . . 3.n) und Sensoren (4.1 . . . 4.n) an eine Steuereinheit (1.1 . . . 1.n) angeschlossen sind.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsteller (5) in unmittelbarer Nähe des zentralen Abluftventilators (6) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bussystem (7, 22) mit einer Fernmeldeschnittstelle (12) in Verbindung steht.