Soll-Ist Nr. 45 - Siemens

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Produkt In modernen Gebäuden werden einzelne Räume oder Zonen mit Luft versorgt. Außenluft wird dazu in Luftaufbereitungsanlagen vorkonditioniert (reinigen, heizen, kühlen, befeuchten, trocknen) und über ein weitverzweigtes Kanalsystem den einzelnen Räumen und Zonen zugeführt. In der Nähe der Luftauslässe befinden sich Klappen, mit denen die Luftzufuhr zu den Zonen oder Räumen geregelt wird. In der Fachwelt wird diese kontrollierte Luftzufuhr als „Variable Volumenstromregelung“ bezeichnet. Dieses Prinzip bietet den großen Vorteil, dass die genau benötigte Menge an Kühloder Außenluft an den Ort gebracht wird, wo sie benötigt wird, woraus ein hoher Grad an Komfort und Effizienz resultiert. Heute wird von allen Menschen viel verlangt – Höchstleistungen sind jedoch nur unter optimalen Bedingungen möglich. Weil sich der Mensch nur in einem begrenzten Temperatur- und Feuchtebereich behaglich fühlt, wird der Vorteil moderner Gebäudeklimatisierung offensichtlich. Das VVS-System ist grundsätzlich ein Kühlsystem und muss deshalb für den Heizbetrieb mit einem geeigneten Heizungssystem (Radiator, Bodenheizung oder Luftnacherwärmer) kombiniert werden. Die gesamte Kühlleistung wird durch die Zuluft erbracht. Die Zulufttemperatur bleibt dabei konstant – außer bei Luftnacherwärmung – (im Winter eventuell weniger kalt einblasen als im Sommer), und die Raumtemperatur wird durch Variieren des Zuluftvolumenstroms geregelt. In einem Gebäude stellt die Sonneneinstrahlung eine der Hauptkühllasten dar. Weil aber die Sonne von Osten nach Westen um das Gebäude „herum- 30 Soll-Ist 04/2008 OpenAir – der variable Volumenstrom-Kompaktregler mit lageunabhängigem Drucksensor wandert“, fällt die maximale Kühllast nicht in allen Räumen gleichzeitig an. Da die Kühlleistung dem Zuluftvolumenstrom proportional ist, wird der maximal erforderliche Gesamtvolumenstrom wesentlich kleiner sein als die Summe der maximalen Zuluftvolumenströme der einzelnen Räume. Bei Verwendung geeigneter Luftauslässe kann zudem die Temperaturdifferenz zwischen Raum- und Zuluft gegenüber konventionellen Anlagen wesentlich erhöht werden, was eine weitere Reduktion des Zuluftvolumenstroms ermöglicht. Obwohl die Vorteile des VVS-Systems gegenüber Nur-Luft-Systemen mit konstantem Volumenstrom schon in der Anfangszeit der Klimatechnik erkannt wurden, scheute man früher den Aufwand, die gleichmäßige Zuluftverteilung – auch bei variabler Zuluftmenge – sicherzustellen. Mit fest eingestellten Einblasöffnungen wie zum Beispiel Lochdecken oder Gitter-Luftauslässen war dies praktisch unmöglich. Es mussten zuerst kostengünstige Luftauslässe mit eingebauter Luftmengenregelung entwickelt werden. Große Anstrengungen seitens der Regelgeräte-Hersteller und deren Entwicklungsteams führten schließlich zum Durchbruch der VVS-Systemtechnik. VVS-Regelung als Teil einer kompletten Heizungs-/Lüftungs-/Klimaanlage Die Volumenstromregelung erfolgt mit sogenannten VVS-Boxen. Sie beinhalten eine Messblende zur Messung des dynamischen Drucks, eine Klappe, mit der der Luftvolumenstrom reguliert wird, und einen VVS-Regler plus Antrieb, der die Regelung auf einen bestimmten Luftvolumenstrom vornimmt. Die VVS-Boxen mit Regler und Antrieb garantieren die exakte bedarfsgeführte Regelung der Luftmenge in einzelnen Räumen oder Zonen. Damit die VVS- Boxen in ihrem günstigen Betriebspunkt arbeiten, wird durch die Lüftungszentrale der Kanalüberdruck (für Zuluft) und der Kanalunterdruck (für Abluft) geregelt. Ein weiteres Argument spricht für eine möglichst genaue Regelung der verlangten Luftmenge: Der Transportenergieverbrauch ist proportional zur dritten Potenz des Volumenstroms und macht daher einen sehr großen Anteil des Gesamtenergieverbrauchs einer Lüftungsanlage aus. P ≈ …*˙V3 P = Leistung (in unserem Fall Ventilatorleistung) ˙V = Transportierter Luftvolumenstrom Deshalb ist schnell klar, dass intelligente Produkte gefragt sind, die einen verlangten Volumenstrom möglichst genau regeln, damit für Außenluft in der verlangten Menge sorgen und nebenbei helfen, die Betriebskosten niedrig zu halten – ganz nach dem Motto: Luft so viel wie nötig, aber so wenig wie möglich. Überdruck- oder Unterdruckregelung eines Raums Bei diesen Regelungen wird im belüfteten Raum gegenüber der Außenluft oder benachbarten Räumen ein Überdruck oder Unterdruck erzeugt. Über- oder Unterdruck in einem Raum kann zum Beispiel durch unterschiedliche Förderleistung des Zuluft- und Abluftventilators erreicht werden, oder durch Veränderung des Luftwiderstands im Luftkanal durch Klappen usw.
Volumenstromregler-Sortiment: GDB181.1E/3, GLB181.1E/3, ASV181.1E/3 Wird ein Raum auf Überdruck gehalten, so wird der Zustrom unerwünschter, unreiner Luft durch undichte Stellen verhindert. Die Überdruckregelung wird zum Beispiel in Labors und Fabrikationsräumen für empfindliche elektronische, optische und mechanische Geräte und auch in Operationssälen von Krankenhäusern (zur Vermeidung von Infektionen) angewendet. Ein bestimmter Überdruck wird erzeugt, indem der Zuluftstrom konstant gehalten wird und der Raumregler durch die Abluftklappe den Abluftstrom in Abhängigkeit des gewünschten Raumüberdrucks drosselt oder die Drehzahl des Ventilators verstellt. Bei der Unterdruckregelung eines Raums wird die Ausbreitung schlechter Luft in Nebenräume verhindert. Sie findet daher hauptsächlich Anwendung bei Räumen mit starker Luftverunreinigung durch Gase, Dämpfe oder Gerüche wie zum Beispiel in Küchen, WC-Anlagen, Garderoben, Laboratorien, Fabrikationsräumen, Akkuräumen usw. In Operationssälen von Krankenhäusern wird im Unterdruckbetrieb die Ausbreitung von Bakterien verhindert. Zur Erzeugung von Unterdruck hält man den Abluftstrom konstant und drosselt den Zuluftstrom entsprechend dem geforderten Raumunterdruck. Ermitteln des aktuellen Luftvolumenstroms mithilfe des Wirkdruckverfahrens Bei der Volumenstrommessung nach dem Wirkdruckverfahren wird der Querschnitt der Rohrleitung an einer Stelle mit einer Blende verengt. Bei vorhandener Luftströmung baut sich über der Messblende ein Differenzdruck auf. Mit der an tatsächliche Verhältnisse angepassten Bernoullischen Gleichung (in Rohrleitungen Behaglichkeitsfeld in Abhängigkeit von Temperatur und Feuchte herrschen keine idealen Verhältnisse) kann nach folgender Formel der Luftvolumenstrom ermittelt werden: ˙V = C√∆P ˙V = Luftvolumenstrom ∆P = Differenzdruck über Messblende C = Konstante, die vom Hersteller der Boxen experimentell ermittelt wird Mit einer einfachen (aber präzisen) Differenzdruckmessung als Hilfsgröße kann die Luftgeschwindigkeit mathematisch ermittelt werden. Große Herausforderung: kleine Drücke genau messen Durch den nichtlinearen Zusammenhang zwischen Differenzdruck und Luftvolumenstrom werden an die Genauigkeit der Druckmessung sehr hohe Anforderungen gestellt. Insbesondere in der Nähe des Nullpunkts wirken sich Fehler in der Differenzdruckmessung stark aus – und hier kommen die Vorteile der Siemens-Volumenstromregler ins Spiel: Innovative technische Lösung Die Volumenstromregler von HVAC Products bieten eine Genauigkeit, die bisher auf dem Markt unerreicht war. Möglich ist dies durch eine statische Druckmessung, intelligente Software- Algorithmen und einen periodischen Nullpunktabgleich, der garantiert, dass das Produkt unabhängig von Einbaulage und Temperaturänderungen arbeitet. Das von den meisten Mitbewerbern verwendete Druckmessverfahren mit durchflossenen Sensoren hat die entscheidenden Nachteile, dass die Sensoren stark von der Montagelage und der Umgebungstemperatur abhängig Anlagenschema Volumenstromregelung Produkt sind. Vor allem verschmutzen sie leicht, da das Sensorelement dauernd von Kanalluft durchflossen ist. Das statische Druckmessverfahren verhindert zusammen mit den Software- Algorithmen diese negativen Effekte, die in der Praxis zu Fehlmessungen, Ungenauigkeiten und Altersdrift führen. Zudem ist das statische Messverfahren unempfindlicher gegenüber geknickten Luftschläuchen und langen Zuleitungen des Differenzdrucksignals. Volumenstromregler von Siemens – die Produkte Siemens als Hersteller und Lieferant von Produkten für Regelung, Steuerung und Management von Verbrennungs-, Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen in Gebäuden hat sich zum Ziel gesetzt, für das Wohlbefinden von Menschen zu sorgen, die sich in Gebäuden aufhalten. So sind unter anderem VVS-Regler erhältlich, die helfen, das Wohlbefinden von Menschen beim Aufenthalt in Gebäuden zu garantieren. Der VVS-Regler ist in einem kompakten Gehäuse untergebracht und besticht durch seine hohe Präzision, seine kleinen Abmessungen, seinen niedrigen Energieverbrauch und seine einfache und schnelle Parametrierung. Er ist in drei Ausführungen erhältlich: � GDB181.1E/3 mit 5 Nm Drehmoment � GLB181.1E/3 mit 10 Nm Drehmoment � ASV181.1E/3 als Differenzdruckfühler und Regler ohne Antriebsfunktion 04/2008 Soll-Ist 31
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