Automation und Systemtechnik LABCONTROL ... - Trox

TROX GmbH
Heinrich Trox Platz
47504 Neukirchen-Vluyn
Phone +49(0)2845-202-0
Fax +49(0)2845-202-265
http://www.trox.de
e-mail: trox@trox.de
Automation und Systemtechnik
LABCONTROL Raumdruckregelung
Funktionsbeschreibung
1. Einleitung 1
2. Betrachtung zur Raumdichtheit 2
2.1 Raum ohne Leckage (ideal dichter Raum)2
2.2 Raum mit Leckage 2
3. Raumdruckregelung 3
3.1 Raumdruckregelung mir reinem
Raumdruckregler 3
3.2 Raumdruckregelung mit Kaskade 3
3.3 Referenzraum 4
4. Anbindung an eine Leitzentrale 4
4.1 Regler mit LON-Bus (Anbaugruppe TMA) 4
4.2 Regler mit analoger Schnittstelle
(Anbaugruppe TRA) 4

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Automation und Systemtechnik
LABCONTROL Raumdruckregelung
Funktionsbeschreibung
1. Einleitung
LABCONTROL – Luft Management
In hochsensiblen Bereichen wie Laboratorien und
Krankenhäusern ist der Schutz des Personals das
zentrale Ziel. In diesen Bereichen ist eine Regelung der
Druckhaltung zur Beibehaltung von
Raumsicherheitskonditionen insbesondere bei dichten
Räumen unumgänglich.
TROX bietet mit der Produktreihe TCU II (Anbaugruppe
TRA) und TCU-LON II (Anbaugruppe TMA)
Regeleinrichtungen die im Neubau aber auch für die
Sanierung die Regelung der Raumbilanz und der
Druckregelung übernehmen.
Optional kann mit einem zusätzlichem
Überwachungsgerät TPM die Funktion der Druckhaltung
überwacht werden. Wir verweisen hier auf die
Produktinformation TFM/TPM.
Allgemeine Hinweise
Die Produktreihe TCU II (Anbaugruppe TRA) und
TCU-LON II (Anbaugruppe TMA) wird mit
vorparametrierten Grundparametern ausgeliefert. Eine
Inbetriebnahme durch fachkundiges
Inbetriebnahmepersonal ist für einen ordnungsgemäßen
Betrieb notwendig da erst vor Ort die Regelung auf die
raumspezifischen Gegebenheiten eingestellt werden
kann.
Bei unsachgemäßen Inbetriebnahmen kann seitens
TROX keine Funktionsgarantie übernommen werden.
Es müssen die Vorgaben der Labormöbelhersteller, des
Laborbetreibers und der einschlägigen Normen und
Vorschriften berücksichtigt werden.
Bei der Auswahl der Grafiken und der Zusammenstellung
der Texte wurde mit größter Sorgfalt vorgegangen.
Für eine fehlerhafte Konfiguration der Geräte auf Grund
von falschen oder falsch verstandenen Informationen in
dieser Funktionsbeschreibung, übernimmt TROX keine
Verantwortung und keine Haftung.
Die TROX GmbH behält sich das Recht vor, ohne
vorherige Ankündigung, Änderungen oder Ergänzungen
an der vorliegenden Dokumentation vorzunehmen.
Copyrights
Copyright ® 2006
TROX GmbH
Heinrich Trox Platz
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www.trox.de
Alle Rechte vorbehalten. Änderungen vorbehalten.
Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit
Genehmigung der TROX GmbH.
Besuchen Sie uns im Internet und informieren Sie sich
über die Neuigkeiten rund um das System
LABCONTROL unter www.trox.de.
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Automation und Systemtechnik
LABCONTROL Raumdruckregelung
Funktionsbeschreibung
2. Betrachtung zur Raumdichtheit
Der Druck eines Raumes wird durch die
Volumenstromdifferenz von Zu- und Abluft aufgebaut.
Welcher Raumdruck sich einstellt ist abhängig von der
Dichtheit der Räume und von der Differenz der Zu- und
Abluft.
2.1 Raum ohne Leckage (ideal dichter Raum)
Ein ideal dichter Raum hat keinerlei Leckagen
In einem ideal dichten Raum der mit reiner
Volumenstromregelung betrieben soll ein leichter Druck
aufgebaut werden.
Beispiel:
Raumvolumen = 200 m³ (Grundfläche 8 x 8 m;
Raumhöhe 3.12 m)
Abluftvolumenstrom = 1600 m³/h (Luftwechsel 8 fach)
Abluftvolumenstrom > Zuluftvolumenstrom
Kanaldruck Zuluft = 400 Pa
Kanaldruck Abluft = - 500 Pa
Die Differenz der Überströmung wird auf 4% eingestellt.
Diese ist auf Grund der reinen Volumenstromregelung
von Zu- und Abluft noch beherrschbar.
Es ergibt sich eine Differenz von:
4
1600 m³ / h * = 64 m³ / h =
100
0,018 m³ / s
Das entspricht einer Raumdruckzunahme von
100000
Pa *
( 200 + 0,018 )
200
m ³
/ s
− 100000
Pa
=
9 Pa / s
Der Raumdruck kann sich maximal auf den Kanaldruck
des Abluftkanals erhöhen. Dieser ist dann nach
2.2 Raum mit Leckage
Der Druckabfall wird in Räumen mit Leckage von den
Leckageflächen aufgebaut. Die Kompression der Luft
kann bei den kleinen Drücken vernachlässigt werden. Der
Druckabfall verhält sich quadratisch zum
Leckvolumenstrom. Es ergibt sich folgende Formel:
V
( )
ρ
∆p = ∗
2 A∗µ
wobei:
∆ p = ˆ Druckabfall in Pa
2
ρ ˆ= spez.Gewicht der Luft in kg/m³ hier 1,2 kg/m³
A = ˆ Leckflächein m²
µ ˆ= Ausflusszahl, hier 0,72 (geometrieabhängig)
V = ˆ Volumenstrom in m³/s
Bei einem gewünschten Unterdruck von 10 Pa ergibt sich
bei einer Leckagefläche von 0,01 m² ein
Leckagevolumenstrom von ca. 106 m³/h.
Bei einer Drift des Volumenstromes um +/- 4% von
1600 m³/h ergibt sich eine Differenz von 42 m³/h –
170 m³/h. Dies ergibt ein Raumdruck von 1,6 Pa - 26 Pa.
Diese große Druckdifferenz liegt zwar noch im
geforderten Unterdruckbereich, ist aber für einen Raum in
dem ein definierter Raumdruck gefordert wird, nicht
hinnehmbar.
500 Pa
9 Pa / s
= 55 s
erreicht. Es zeigt sich also das mit einer reinen
Volumenstromregelung ein dichter Raum nicht geregelt
werden kann.
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LABCONTROL Raumdruckregelung
Funktionsbeschreibung
3. Raumdruckregelung
Abluft
3.1 Raumdruckregelung mir reinem
Raumdruckregler
Bei einer reinen Druckregelung wird der
Raumdruckistwert direkt einem Druckregler
aufgeschaltet.
Wird bei dieser Lösung die Türe geöffnet, so regelt der
Raumdruckregler infolge des immensen Lecks
die Klappe in die Endlage. Beim darauf folgenden
Schließen der Türe entsteht je nach Raumdichtheit und
Laufzeit des Klappenantriebes eine erhebliche,
vorübergehende Raumdruckänderung, welche mehrere
100 Pa betragen kann.
Eine Verbesserung der Lösung kann mit einem
Türkontakt erreicht werden, welcher den Klappenantrieb
beim Öffnen der Türe in seiner Stellung "einfriert".
Für ein variables Volumenstromregelsystem ist diese
Lösung jedoch ungeeignet. Bei länger geöffneter Türe
kann der vom externen Quellen beeinflusste
Volumenstrom an dem vom Türkontakt unterbrochenen
Regelkreis nicht nachgeführt werden. Es kann somit eine
Falschströmung die der geplanten Strömungsrichtung
entgegenläuft entstehen. Ebenfalls werden beim
Schließen der Türe kurzfristig wieder starke
Raumdruckänderungen erzeugt.
zu
regelnder
Raum
Flur
MDT
Raumdruckfühl
er
3.2 Raumdruckregelung mit Kaskade
Bei der Raumdruckregelung für Unterdruckräume wird
der Volumenstrom des Abluftreglers auf den Zuluftregler
geschaltet. Dieser Raumdruckregler erhält zusätzlich den
Raumdruck der zu einem Referenzraum gemessen wird.
In Räumen mit Überdruck erfolgt die Druckreglung in der
Regel mit dem Raumabluftregler da die
Raumdurchspülung vom Zuluftregler bestimmt wird. Das
Wirkprinzip ist dasselbe wie bei Räumen im Unterdruck.
Zuluft
Der Raumregler erhält die variable Abluft aufgeschaltet.
Durch die Bilanzierung der Abluft kann der Regler in
erster Sequenz der Abluft folgen. In Kaskade wird der
Raumdruck aufgeschaltet. Der Druck wird durch eine Zu-
Abluft-Differenz-Schiebung ausgeglichen.
Im Gegensatz zu einer reinen Raumdruckregelung erfolgt
dieser Prozess unter Berücksichtigung der
Volumenstrombilanz des Raumes, so dass dieses
System auch bei sich ändernden Öffnungszuständen der
Türen stabil arbeitet, und keine Extremstellungen der
Regelklappen auftreten. Die gewünschte
Raumüberströmung wird in diesem Fall eingehalten.
Im Gegensatz zur festen Differenz kann die
Überströmung bei geöffneten Türen angehoben werden,
ohne dass Komforteinbußen entstehen.
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LABCONTROL Raumdruckregelung
Funktionsbeschreibung
3.3 Referenzraum
Die Wahl des Referenzraumes ist für eine
Raumdruckregelung von wesentlicher Bedeutung. Da
eine Druckänderung im Referenzraum gleich eine
Beeinflussung der Raumdruckes nach sich zieht ist ein
möglichst druckstabiler Raum als Referenzraum zu
wählen. Dies kann ein unbelüfteter Raum, welcher keine
Verbindungskanäle zu ventilierten Räumen hat, oder
die Außenatmosphäre, welche über ein pneumatisches
RC-Glied (Druckbehälter mit Schlauch) frei
vom dynamischen Winddruck ist, sein.
Aus Stabilitätsgründen darf der Referenzort nicht in
einem volumenstrom- oder druckgeregelten Raum
liegen.
4.2 Regler mit analoger Schnittstelle
(Anbaugruppe TRA)
Beim Regler mit analoger Schnittstelle erfolgt der
Datenaustausch über analoge 0-10 V Werte und Digitale
Eingänge und Ausgänge. Es stehen folgende Werte zur
Verfügung:
Informationen vom Regler:
• Raumistdruck (analog 0-10 V vom Druckfühler)
• Istvolumenstrom (0-10 V)
• Alarm Raumdruck (Relais)
Informationen zum Regler:
• Raumsolldruck (0-10 V)
• Umschaltung Über- /Unterdruck (Digitaler Eingang)
Als Referenzraum darf nicht der vorgeschaltete schon
druckgeregelte Raum dienen. Da dieser Raum sein
Druckniveau ändert wenn dort Türen geöffnet werden,
reagiert sofort die Raumdruckregelung und versucht die
Instabilität des Referenzraumes auszugleichen. Eine
stabile Druckregelung kann in diesem Fall nicht erfolgen.
Dieser Effekt verstärkt sich noch wenn Druckkaskaden
immer von Raum zu Raum geschaltet werden. Ein
druckgeregelter Raum ist dann immer der Referenzraum
des nächsten.
4. Anbindung an eine Leitzentrale
Die Anbindung an eine Leitzentrale erfolgt je nach
gewähltem Reglertyp. Es steht eine Reglerfamilie mit
LON-Bus Schnittstelle und eine Reglerfamilie mit
analoger Anbindung zur Verfügung.
Hier wird nur auf die Möglichkeiten der Aufschaltung von
Werten die die Druckregelung betreffen eingegangen. Für
weitergehende Informationen welche Werte zusätzlich
ausgetauscht werden können stehen für die
entsprechenden Komponenten weiterführende
Informationen zur Verfügung.
4.1 Regler mit LON-Bus (Anbaugruppe TMA)
Beim Regler mit LON-Schnittstelle erfolgt der
Datenaustausch zum Großteil über den LON-Bus. Es
stehen folgende Werte zur Verfügung:
Informationen vom Regler:
• Raumistdruck (LON)
• Istvolumenstrom (LON)
• Alarm Raumdruck (LON und Relais)
Informationen zum Regler:
• Raumsolldruck (LON)
• Umschaltung Über- /Unterdruck (LON und Digitaler
Eingang)
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