DE4331062A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und/oder Steuerung einer Belüftung oder Klimatisierung von Innenräumen, insbesondere zu deren Entfeuchtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung und/oder Steuerung einer Belüftung oder Klimatisierung von Innenräumen, insbesondere zu deren Entfeuchtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei der Belüftung, insbesondere Klimatisierung von In­ nenräumen werden bestimmte Klimaparameter, z. B. die Lufttemperatur im zu klimatisierenden Raum und gegebenen­ falls die dort herrschende relative Luftfeuchtigkeit gemessen und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen, wobei die Klimatisierung in Abhängigkeit von diesem Ver­ gleich geregelt wird.

Für die meisten Anwendungsfälle ist diese Art der Regelung der Klimatisierung gut geeignet. Für klimakritische Gebäude, z. B. alte, denkmalsgeschützte Bauwerke und für Räume, in welchen sich denkmalsgeschützte Kunstwerke befinden, ist eine derartige Belüftung oder Klimatisierung jedoch nicht ohne weiteres geeignet. Insbesondere wenn es darum geht, derartige Gebäude oder Räume zu entfeuchten, ist eine schadensfreie Entfeuchtung mit bekannten Klimatisierungsver­ fahren oft nicht möglich. Auch eine Entfeuchtung durch Beheizen kann vielfach zu Schäden an den zu schützenden Gütern, z. B. Gemälden, Möbel, Wandgemälden und dergleichen führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Überwachung und/oder Steuerung einer Belüftung oder Klimatisierung von Innenräumen bereitzustellen, das insbesondere eine für das Gebäude oder darin befindliche Kunstwerke schadensfreie Entfeuchtung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In vorteilhafter Weise läßt sich dieses Verfahren mit einer Vorrichtung nach Anspruch 8 durchführen.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt also darin, daß zur Überwachung und/oder Steuerung der Belüftung oder Klimatisierung der zu beeinflussende Klimaparameter in dem betreffenden Raum mit dem entsprechenden Klimaparameter der zuzuführenden Belüftungsluft verglichen wird, so daß diese so lange zugeführt werden kann, wie dadurch der Klimaparameter im Raum in die gewünschte Richtung beeinflußt werden kann.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß die Ist-Werte der absoluten Luftfeuchtigkeit der Innenluft und der Belüftungsluft ermittelt und miteinander verglichen werden. Diese Vorge­ hensweise ermöglicht eine besonders einfache und schonende Beeinflussung der im entsprechenden Raum befind­ lichen Feuchtigkeit.

Vorteilhafterweise wird die absolute Luftfeuchtigkeit entsprechend Anspruch 3 ermittelt.

Dabei läßt sich das Verfahren in wirtschaftlicher Weise entsprechend Anspruch 4 durchführen.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 5 angegeben. Das Alarmsignal, das unabhängig von der Steuerung der Klimatisierung oder Belüftung durch das Überwachungssignal von diesem abgeleitet wird, hat den Vorteil, daß gegebenenfalls geeignete Hilfs- oder Vorsichts­ maßnahmen ergriffen werden können, wenn die für eine weitere Belüftung oder Klimatisierung erforderlichen Bedingungen nicht mehr gegeben sind.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Belüftung oder Klimatisie­ rung entsprechend den Weiterbildungen der Erfindung nach Anspruch 6 und 7 beeinflußt wird, was sowohl manuell als auch automatisch erfolgen kann.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung nach Anspruch 8 sind in den Ansprüchen 9 bis 18 beschrieben.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, daß die Verarbeitung der einzelnen Meßsignale für die beiden miteinander zu vergleichenden Klimaparameter stufenweise erfolgt, da die ermittelten Werte dann, falls dies gewünscht oder bei besonderen Belüftungs- oder Klimatisierungsaufgaben erfor­ derlich ist, einzeln angezeigt, zur Protokollierung aufge­ zeichnet und gegebenenfalls extern weiterverarbeitet werden können. Die intervallmäßige Überwachung und Steuerung läßt sich dabei auf besonders einfache Weise mittels eines voreinstellbaren Zeitgliedes realisieren. Um jederzeit während einer automatischen Intervallüberwachung eine Klimaprüfung durchführen zu können, weist eine die Inter­ vallüberwachung steuernde Prüffreigabeschaltung einen Betätigungsschalter auf, mit dem sich ein entsprechender Prüf- und Auswertezyklus starten läßt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer Vorrich­ tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Auswerteschaltung der Vorrichtung nach Fig. 1.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zur Überwachung und/oder Steuerung einer Belüftung oder Klimatisierung von Innenräu­ men weist eine, vorzugsweise in einem Mikroprozessor realisierte Auswerteschaltung 10 auf, die eine Analog/Digi­ tal-Wandlereinheit 11 und eine zentrale Recheneinheit CPU 12 umfaßt. An die Auswerteschaltung 10 ist eine Meßwertgeber­ anordnung 13 mit zwei Meßfühlern 14, 15, denen Meßsignalver­ stärker 16, 17 nachgeschaltet sind, und eine entsprechend aufgebaute Referenzwertgeberanordnung 18 mit zwei Meßfühlern 19, 20 und zwei nachgeschalteten Verstärkern 21, 22 ange­ schlossen.

Dabei sind die ersten Meßfühler der Meßwert- und der Referenzwertgeberanordnung 13 bzw. 18 Temperaturfühler 14, 19 die zur Erfassung der Lufttemperatur in einem Innenraum bzw. der Belüftungsquelle, z. B. der Außenumgebung dienen. Die Ausgangssignale der Temperaturfühler 14, 19 werden über die Verstärker 16, 21 als Innen- bzw. Außentemperatursignal t_i bzw. t_a an die A/D-Wandlereinheit 11 angelegt. Die zweiten Meßfühler sind Feuchtigkeitsfühler 15, 20 zur Erfassung der relativen Luftfeuchtigkeit im Innenraum bzw. in der Belüf­ tungsquelle, deren Ausgangssignale über die Verstärker 17, 22 als relative Luftfeuchtigkeitssignale f_i bzw. f_a ebenfalls an die A/D-Wandlereinheit 11 angelegt sind.

Zur Bedienung der Vorrichtung ist eine Bedienungsschalter­ einheit 23 an die Auswerteschaltung 10 angeschlossen, die eine Vielzahl von Schaltern 23′, z. B. Tastschaltern, umfaßt, um die Vorrichtung ein- und auszuschalten und um die Ausführung verschiedener Funktionen der Vorrichtung anzufor­ dern.

Mit der Auswerteschaltung 10 ist ein Arbeitsspeicher (RAM) 24 verbunden, der mit einem Programmspeicher (EPROM) 25 und einem Korrekturwertspeicher (EEPROM) 26 Daten austauschen kann. Zur Anzeige verschiedener Ausgabedaten ist eine Anzeigeeinheit 27 vorgesehen, die beispielsweise als Flüssigkristallanzeige ausgebildet sein kann.

Um ein von der Auswerteschaltung 10 erzeugtes Überwachungs­ signal sowie die Meßwertsignale t_i, f_i, t_a, f_a und gegebenen­ falls ermittelte Zwischenwerte an externe Rechner zur weiteren Verarbeitung zu übermitteln, ist eine entsprechende Schnittstelle 28 vorgesehen.

Zur Ausgabe des Überwachungssignals als Steuersignal an andere Steuergeräte, die die Belüftung und/oder Klimatisie­ rung des entsprechenden Innenraums regeln, ist ein Meldekon­ takt 29 an die Auswerteschaltung 10 angeschlossen, der beispielsweise als Relais ausgebildet sein kann. Außerdem ist ein akustischer Signalgeber 30 vorgesehen, um ein Alarmsignal entsprechend dem Überwachungssignal zu erzeugen. Anstelle oder zusätzlich zum akustischen Signalgeber 30 kann auch ein optischer Signalgeber vorgesehen sein.

Wie Fig. 2 rein schematisch zeigt, umfaßt die A/D-Wandler­ einheit 11 für die von der Meßwert- und der Referenzwert­ geberanordnung 13 bzw. 18 zugeführten Meßwertsignale t_i, f_i, t_a, f_a vier A/D-Wandler 11′. Die digitalisierten Meßwerte t_i, f_i werden an einen ersten Rechenkreis 35 angelegt, welcher aus diesen Werten die absolute Luftfeuchtigkeit F_i im Innenraum berechnet. In entsprechender Weise werden die Ausgangssignale t_a, f_a des dritten und vierten A/D-Wandlers 11′ an einen Rechenkreis 36 angelegt, der die absolute Luftfeuchtigkeit F_a der Belüftungsluft, also z. B. der Luft in der Außenumgebung, ermittelt. Die Ausgangssignale der beiden ersten Rechenkreise 35, 36 werden an eine Vergleichs­ schaltung 37 angelegt, in der der Wert F_a der absoluten Luftfeuchtigkeit der Belüftungsluft mit dem Wert F_i der absoluten Luftfeuchtigkeit im Innenraum verglichen wird.

Hierzu weist die Vergleichsschaltung 37 beispielsweise eine Komparatoreinrichtung auf, die dann ein zur Auslösung eines Alarmsignals dienendes Überwachungssignal ausgibt, wenn die absolute Luftfeuchtigkeit F_a der Belüftungsluft größer ist als die absolute Luftfeuchtigkeit F_i der Luft im Innenraum. Ferner ist es möglich, daß die Vergleichsschaltung 37 eine Dividiereinrichtung umfaßt, welche das Verhältnis der absoluten Luftfeuchtigkeit der Belüftungsluft zur absoluten Luftfeuchtigkeit im Innenraum F_a/F_i berechnet, um dann anschließend in einer Komparatoreinrichtung festzustellen, ob dieses Verhältnis einen zulässigen Wert übersteigt. Der zulässige Wert läßt sich dabei nach den Erfordernissen der jeweiligen Prüfaufgabe auf einfache Weise vorgeben.

Um die Meßwerte für Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit t_i, f_i. t_a, f_a sowie die Werte für die absolute Luftfeuchtig­ keit F_i, F_a anzeigen zu können, sind die entsprechenden Ausgänge der A/D-Wandler 11′ sowie der ersten Rechenkreise 36, 35 an eine Auswahlschaltung 38 angeschlossen, die von der Bedienungsschaltereinheit 23 beaufschlagbar ist, um entsprechend einem jeweils aktivierten Betätigungsschalter 23′ wahlweise die Werte der relativen und/oder absoluten Luftfeuchtigkeit auf der Anzeigeeinheit 27 anzuzeigen. Dieser kann über die Auswahlschaltung 38 auch das Über­ wachungssignal zugeführt werden, um das Vorliegen dieses Signals als optisches Alarmsignal darzustellen.

Die einzelnen Klimaparametersignale t_i, f_i, F_i, t_a, f_a, F_a können auch direkt oder über die Auswahlschaltung 28 an die Schnittstelle 28 angelegt werden, um Fremdrechnern zugeführt zu werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit der beschriebenen Vorrichtung in folgender Weise durchgeführt:
Nach dem Einschalten der Vorrichtung wird über einen entsprechenden Betätigungsschalter 23′ ein Prüffreigabesig­ nal erzeugt, das einen Prüf- oder Meß- und Auswertezyklus startet. Mit den Meßfühlern 14, 15 und 19, 18 der Meß- und Referenzwertgeberanordnung 13 bzw. 18 werden dann die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit im Inneren eines zu belüftenden oder eines zu klimatisierenden Raumes sowie die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit der Außenluft gemessen, die als Belüftungsluft dem zu belüftenden Innenraum zuzuführen ist. Die entsprechenden Meßwerte werden nach einer Verstärkung und Digitalisierung in den ersten Rechenkreisen 35, 36 miteinander verrechnet, um die absolute Luftfeuchtigkeit F_i, F_a innen und außen zu ermitteln. Durch die Betätigung entsprechender Schalter 23′ können diese Werte bei Bedarf angezeigt werden.

Ist die absolute Luftfeuchtigkeit der Außenluft größer als die im Innenraum, wird zur Erzeugung eines Alarmsignals ein Überwachungssignal erzeugt, so daß die Belüftung des Innenraumes unterbrochen werden kann. Hierzu kann über den Meldekontakt 29 ein Steuergerät für die Belüftung und/oder Klimatisierung beeinflußt werden.

Um die Belüftung eines Innenraumes auch über einen längeren Zeitraum wirtschaftlich überwachen zu können, ist eine ein Zeitglied aufweisende Prüffreigabeschaltung 31 vorgesehen, deren Zeitglied nach Beendigung eines Meß- und Auswertezyk­ lus aktiviert wird, um einen sleep-modus zu verwirklichen. Nachdem die am Zeitglied eingestellte Wartezeit abgelaufen ist, gibt die Prüffreigabeschaltung 31 ein entsprechendes Prüffreigabesignal an die Auswerteschaltung 10 woraufhin ein weiterer Meß- und Auswertezyklus abläuft. Die Prüffreigabe­ schaltung 31 kann auch in dem die Auswerteschaltung 10 umfassenden Mikroprozessor integriert sein.

Claims (18)

1. Verfahren zur Überwachung und/oder Steuerung einer Belüftung oder Klimatisierung von Innenräumen, insbesondere zu deren Entfeuchtung, bei dem der Ist- Wert eines Klimaparameters der Luft im Innenraum ermittelt und mit einem Referenzwert verglichen wird und bei dem in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis ein Überwachungssignal gebildet wird, welches zur Steue­ rung der Belüftung einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Referenzwertes der Ist-Wert des entsprechenden Klimaparameters der zur Belüftung oder Klimatisierung dem Innenraum zuzuführenden Belüftungs­ luft ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ist-Werte der absoluten Luftfeuchtigkeit der Innenluft und der Belüftungsluft ermittelt und miteinander verglichen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der absoluten Luftfeuchtigkeit die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit gemessen und aus diesen Werten die absolute Luftfeuch­ tigkeit berechnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ist-Werte der zu vergleichenden Klimaparameter in vorgebbaren Zeitabständen ermittelt und zur Bildung des Überwachungssignals ausgewertet werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnete daß in Abhängigkeit vom Überwachungssignal ein akustisches und/oder optisches Alarmsignal erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnete daß die Luftzufuhr zum zu belüftenden Innenraum in Abhängigkeit vom Über­ wachungssignal unterbrochen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnete daß die Unterbrechung der Luftzufuhr zum zu belüftenden Innenraum durchgeführt wird, wenn das Verhältnis von absoluter Luftfeuchtigkeit der Belüftungsluft zur absoluten Luftfeuchtigkeit der Innenluft größer als ein vorgegebenen Wert, vorzugsweise größer als 1 ist.

8. Vorrichtung zur Überwachung und/oder Steuerung einer Belüftung oder Klimatisierung von Innenräumen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer an eine Auswerteschaltung angeschlossenen Meßwertgeberanord­ nung, die zumindest einen Meßfühler für einen Klima­ parameter der Luft aufweist, und mit einer mit der Auswerteschaltung verbundenen Referenzwertgeberanord­ nung, wobei die Auswerteschaltung ein Überwachungs­ signal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzwertgeberanordnung (18) zumindest einen Meßfühler (19, 20) umfaßt, der den entsprechenden Klimaparameter der Luft erfaßt wie der Meßfühler (14, 15) der Meßwertgeberanordnung (13).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertgeberanordnung (13) und die Referenz­ wertgeberanordnung (18) jeweils einen ersten und einen zweiten Meßfühler (13, 14, 19, 20) aufweisen, deren Meßwertsignaie an die Auswerteschaltung (10) angelegt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteschaltung (10) zwei erste Rechenkreise (35, 36) für die Meßwertsignale der Meßwertgeber- bzw. der Referenzwertgeberanordnung (13 bzw. 18) aufweist, deren Ausgangssignale jeweils dem zu ermittelnden Klimaparameter entsprechen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß den Klimaparametern entsprechende Signale an eine Vergleichsschaltung angelegt sind, deren Ausgangssignal das Überwachungssignal bildet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (37) eine Komparatoreinrichtung umfaßt, an die die Ausgangssig­ nale der beiden ersten Rechenkreise (35, 36) angelegt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vergleichsschaltung (37) eine Dividiereinrichtung umfaßt, deren Ausgangssignal einem ersten Eingang einer Komparatoreinrichtung zugeführt ist, an deren zweiten Eingang ein vorgebba­ rer Vergleichswert anliegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Auswerteschaltung (10) eine einen Betätigungsschalter (23′) aufweisende, ein Prüffrei­ gabesignal erzeugende Schaltungseinrichtung (23, 31) zugeordnet ist, die einen Auswertezyklus startet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung (23, 31) eine Prüffrei­ gabeschaltung (31) mit einem voreinstellbaren Zeit­ glied umfaßt, das einen Auswertezyklus startet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an die Auswerteschaltung (10) ein vom Überwachungssignal beaufschlagbarer akustischer und/oder optischer Signalgeber (30) angeschlossen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 16, dadurch daß an die Auswerteschaltung (10) eine Anzeigeeinrichtung (27) angeschlossen ist, der die Meßwertsignale und/oder die Ausgangssignale der ersten Rechenkreise (35, 36) zuführbar sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigeeinrichtung (27) eine Auswahlschaltung (38) zugeordnet ist, die die Anzeige ausgewählter Klimaparameter freigibt.