EP0037843A1

EP0037843A1 - Klimatisierungsvorrichtung für eine Vielzahl von Räumen, insbesondere Schiffsräumen

Info

Publication number: EP0037843A1
Application number: EP80102029A
Authority: EP
Inventors: Helmut Ing. Grad. Peterson; Eylert Dipl.-Ing. Haupt
Original assignee: Marinetechnik Planungs-GmbH
Current assignee: Marinetechnik Planungs-GmbH
Priority date: 1980-04-16
Filing date: 1980-04-16
Publication date: 1981-10-21

Abstract

Klimatisierungsvorrichtung für eine Vielzahl von Schiffsräumen (10, 12, 14), mit einer zentralen Heiz- und Kühleinrichtung (2), einer Mehrzahl von Klimageräten (4, 6, 8), die in einer Gruppe von Räumen (10, 12, 14) angeordnet sind, wobei jedes Klimagerät (4, 6, 8) einen Wärmetauscher (18), der von einem heizenden und kühlenden Wärmeträgerstrom durchströmbar ist, und eine Einstellvorrichtung (36) zum Verändern des zwischen dem Wärmeträgerstrom und der Raumluft über den Wärmetauscher (18) ausgetauschten Wärmestromes aufweist, und einer Rohrleitungsanordnung (16), die die zentrale Heiz- und Kühleinrichtung (2) mit den einzelnen Klimageräten (4, 6, 8) zwecks Zu- und Abfuhr des Wärmeträgers verbindet, wobei die Rohrleitungsanordnung (16) eine für alle Klimageräte (4, 6, 8) der Gruppe gemeinsame Rückleitung (34) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungsanordnung (18) eine für alle Klimagerate (4, 6, 8...) der Gruppe gemeinsame Zuleitung (30) aufweist, an die die Wärmetauscher (18) der Klimageräte (4, 6, 8) angeschlossen sind, und daß den Klimageräten (4, 6, 8) jeweils eine steuerbare Zusatzheizeinrichtung (58) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsvorrichtung für.eine Vielzahl von Räumen, insbesondere Schiffsräumen, mit einer zentralen Heiz- und Kühleinrichtung, einer Mehrzahl von Klimageräten, die in einer Gruppe von Räumen angeordnet sind, wobei jedes Klimagerät einen Wärmetauscher, der von einem heizenden oder kühlenden Wärmeträgerstrom durchströmbar ist, und eine Einstellvorrichtung zum Verändern des zwischen dem Wärmeträgerstrom und der Raumluft über den ,Wärmetauscher ausgetauschten Wärmestromes, insbesondere durch Verändern des den Wärmetauscher beaufschlagenden Wärmeträgerstromes und/ oder Luftstromes, sowie vorzugsweise eine Luftquelle zur Lieferung eines mit dem Wärmetauscher in Wärmeaustausch stehenden und der Raumluft zugeführten Luftstromes aufweist, und einer Rohieitungsanordnung, die die zentrale Heiz- und Kühleinrichtung mit den einzelnen Klimageräten zwecks Zu- und Abfuhr des Wärmeträgers verbindet, wobei die Rohrleitungsanordnung eine für alle Klimageräte der Gruppe gemeinsame Rückleitung aufweist.
Bei einer bekannten Klimatisierungsvorrichtung der angegebenen Art (DE-OS 17 78 032) sind die Klimageräte einer Gruppe über mindestens drei Leitungen, nämlich eine Kühlmittelvorlaufleitung, eine Heizmittelvorlaufleitung und eine gemeinsame Rückleitung, an die zentrale Heiz- und Kühleinrichtung angeschlossen, und der Zufluß des Heizmittels und des Kühlmittels zu dem mindestens einem Klimagerät der betreffenden Gruppe kann mittels einer Umschaltventilvorrichtung wechselweise abgesperrt werden. Diese bekannte Klimatisierungsvorrichtung bietet gegenüber anderen bekannten Anlagen, die mit insgesamt vier Zu- und Rückleitungen sowie zwei Wärmetauschern für jedes Klimagerät versehen sind, eine beträchtliche Einsparung, insbesondere an Rohrleitungen. Nachteilig ist dabei jedoch die Vermischung von Warm- und Kaltwasser in der gemeinsamen Rückleitung. Um die dadurch bedingten Verluste gering zu halten, darf die gemeinsame Rückleitung nur kurz sein, oder es müssen doch getrennte Rückleitungen verwendet werden, so daß man wieder bei dem ebenfalls bekannten und wegen des hohen Materialaufwandes nachteiligen Vierleitersystem anlangt. Derartige Klimatisierungsvorrichtungen sind ins- besondere auf Schiffen sehr nachteilig, weil dabei eine verhältnismäßig große Anzahl von verhältnismäßig kleinen Räumen, beispielsweise Passagier- oder Manschaftskabinen, nach individuell verschiedenen Wünschen zu heizen oder zu kühlen ist, so daß eine entsprechend große Anzahl von Klimageräten und bei Verwendung der beschriebenen Drei- oder Vierleitersysteme ein sehr beträchtlicher Aufwand an hochwertigem Rohrleitungsmaterial erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Klimatisierungsvorrichtung für eine Vielzahl von Räumen, insbesondere Schiffsräumen zu schaffen, die mit noch weniger Rohrleitungen auskommt, einen geringen Gewichts- und Platzbedarf hat, energiesparend arbeitet und doch eine weitgehend individuelle Temperierung der einzelnen Räume ermöglicht.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit einer Klimatisierungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rohrleitungsanordnung eine für alle Klimageräte der Gruppe gemeinsame Zuleitung aufweist, an die die Wärmetauscher der Klimageräte angeschlossen sind, und daß den Klimageräten jeweils eine steuerbare Zusatzheizeinrichtunq zugeordnet ist.
Nach der Erfindung werden die Klimageräte einer Gruppe zentral entweder mit Heiz- oder Kühlmittel versorgt, so daß von der zentralen Heiz- und Kühleinrichtung je nach den vorliegenden Witterungsbedingungen eine Heiz- oder Kühlleistung an die einzelnen Räume der Gruppe geliefert wird, die durch individuelle Verringerung mittels der Einstellvorrichtung auf die jeweils vorliegenden Bedürfnisse individuell reduziert werden kann. Auf diese Weise kann bei warmem und bei kaltem Wetter eine allen individuellen Bedürfnissen entsprechende unabhängige Regelung der Temperaturen in den einzelnen Schiffsräumen ermöglicht werden, und in einem übergangsbereich, in welchem teils Heiz-, teils Kühlleistung in den einzelnen Räumen gewünscht werden mag, kann durch Zulieferung einer verhältnismäßig geringen Kühlleistung in Verbindung mit der einstellbaren Zusatzheizung die individuelle Einstellbarkeit in dem gewünschten Temperaturbereich erzielt werden, ohne daß der Energieverbrauch durch Zusatzheizung störend hoch wäre. Dieser Energieverbrauch spielt gegenüber den Gesamt-Betriebskosten der Klimaanlage keine Rolle. Dagegen sind aber die durch die vereinfachte Leitungsführung ermöglichten Einsparungen an Baukosten sehr bedeutungsvoll. Gegenüber den Rohrleitungssystemen der bekannten Klimatisierungsvorrichtunge, die mit drei oder meist sogar vier Rohrleitungen für jedes Klimagerät arbeiten, ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit nur zwei Rohrleitungen eine Einsparung an Rohrleitungen um die Hälfte oder wenigstens ein Drittel. Da die Zusatzheizeinrichtungen sehr einfach aufgebaut sein können, insbesondere in Form einfacher elektrischer Widerstandsheizungen, fallen die dadurch bedingten Mehraufwendungen nicht ins Gewicht,
Mit Vorteil wird bei jedem Klimagerät die Zusatzheizeinrichtung aus einer in dem betreffenden Schiffsraum ohnehin zur Verfügung stehenden anderen Energiequelle betrieben. Meist wird dafür das Elektrizitätsnetz am geeignetsten sein. Da die Zusatzheizeinrichtung nur eine verhältnismäßig schwache Leistung hat, sind ins Gewicht fallende Verstärkungen der elektrischen Leitungen normalerweise nicht erforderlich.
Die Leistung der Zusatzheizeinrichtung braucht nur etwa dem maximal zu erwartenden Unterschied der in zwei verschiedenen Räumen der Gruppe angeforderten Heiz- oder Kühlleistungen zu entsprechen, sowie einer etwa zur Entfeuchtung benötigten Heizleistung. Wenn man in der Gruppe nur Räume zusammenfaßt, die etwa gleichartigen klimatischen Einflüssen unterliegen, beispielsweise Passagierkabinen auf der einen Seite eines Decks, ist der maximal zu erwartende Unterschied in den individuell verschiedenen Klimatisierungsanforderungen innerhalb der Gruppe nur sehr gering, Da in Schiffen normalerweise mehrere Gruppen von Räumen mit stark unterschiedlichen Klimatisierungs-Anerderungen vorhanden sein werden, beispielsweise Räume auf der Backbordseite, der Steuerbordseite, im Schiffsinneren, Maschinenräume und dergleichen, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, daß bei solchen von Gruppe zu Gruppe verschiedenen durchschnittlichen Klimatisierungsanforderungen jede Gruppe eine eigene gemeinsame Zuleitung und eine eigene gemeinsame Rückleitung aufweist, so daß die einzelnen Gruppen mit verschiedenen Wärmeträgerströmen aus der zentralen Heiz-und Kühleinrichtung versorgt werden können,
Zweckmäßigerweise bilden in jeder Gruppe die gemeinsame Zuleitung und die gemeinsame Rückleitung einen geschlossenen Kreislauf, der durch einen zentralen Wärmetauscher der zentralen Heiz- und Kühleinrichtung führt, und der zentrale Wärmetauscher ist wahlweise von dem Heizabschnitt oder von dem Kühlabschnitt der zentralen Heiz- und Kühleinrichtung betreibbar. In dem schon beschriebenen Fall, daß mehrere Gruppen mit stark unterschiedlichen Klimatisierungsanforderungen vorgesehen sind, ist zweckmäßigerweise jeder Gruppe ein eigener zentraler Wärmetauscher zugeordnet und für sich steuerbar. Es ergibt sich dadurch ein besonders günstiger Kompromiß zwischen möglichst geringem Aufwand im Rohrleitungssystem und möglichst geringem Aufwand bei den Zusatzheizeinrichtungen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in der üblichen Weise in jedem Klimagerät eine Luftquelle zur Lieferung eines mit dem Wärmetauscher in Wärmeaustausch stehenden und der Raumluft zugeführten Luftstromes aufweisen, und es ist dann baulich besonders einfach, die Zusatzheizeinrichtung in dem Luftstrom stromab von dem Wärmetauscher anzuordnen. Bei dieser vorteilhaften Anordnung bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich noch eine sehr einfache Möglichkeit, bei heißem und feuchtem Klima die Raumluft nicht nur zu kühlen, sondern auch noch zu entfeuchten, ohne daß dafür ein apparativer Mehraufwand erforderlich ist; dies ist in Ausgestaltung der Erfindung dadurch möglich, daß bei Kühlbetrieb die Zusatzheizeinrichtung nur bis auf einen Grundanteil zu- und abschaltbar ist, so daß der Wärmetauscher des Klimageräts entsprechend stärker abgekühlt werden muß und dadurch eine bessere Entfeuchtung der Raumluft bewirkt,
Wenn die Klimageräte in der üblichen Weise je eine automatische Regeleinrichtung zur Einhaltung der gewünschten Raumtemperatur aufweisen, ist es in Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, daß die Regeleinrichtung auch die Leistung der Zusatzheizeinrichtung steuert. Man kommt so zu einer vollständig automatischen Betriebsweise. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Regeleinrichtung auf minimale Inanspruchnahme der Zusatzheizeinrichtung ausgelegt ist; man kommt dadurch zu einem möglichst geringen Energieverbrauch der Zusatzheizeinrichtung.
Die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung bietet weiterhin noch den besonderen Vorteil, daß sie auch in einer vereinfachten Form durchaus brauchbar ist; es können nämlich bei geringeren Anforderungen an die Fein-Einstellbarkeit-der Raumtemperatur die Zusatzheizeinrichtungen entfallen, ohne daß an dem grundsätzlichen Aufbau der Vorrichtung weitere Änderungen erforderlich sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert, wobei alle sich vom Stand der Technik unterscheidenden Merkmale von erfindungswesentlicher Bedeutung sein können.
Es zeigt:

Fig. 1 ein ganz schematische Fließschaltbild einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung für Schiffsräume und
Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung für eine Vorrichtung mit mehreren Gruppen.

Fig. 1 erläutert in einem schematischen Fließschaltbild eine Klimatisiervorrichtung für Schiffsräume. Eine zentrale Heiz-und Kühleinrichtung 2, die an einer maschinentechnisch geeigneten Stelle des Schiffes angeordnet ist, versorgt mehrere Klimageräte 4, 6, 8, ...,die in einer Gruppe von Schiffsräumen 10, 12, 14, ... angeordnet sind, über eine Rohrleitungsanordnung 16 mit einem heizenden oder kühlenden Wärmeträgerstrom. In der Fig. 1 sind nur drei Klimageräte dargestellt; es versteht sich aber, daß die hier betrachtete Gruppe auch eine andere Anzahl von Klimageräten aufweisen kann. Es ist auch möglich, daß mehrere Klimageräte in ein und demselben Raum angeordnet sind, oder daß mehrere - Räume von ein und demselben Klimagerät versorgt werden.
In Fig, 1 ist das Klimagerät 4 mit einigen Einzelheiten dargestellt. Die übrigen Klimageräte 6, 8 sind nur durch Blocks symbolisiert; ihr Aufbau gleicht dem des Klimageräts 4,
Jedes Klimagerät, also insbesondere hier das im folgenden näher zu beschreibende Klimagerät 4, hat in bekannter Weise einen Wärmetauscher 18, der hier einen Luftkanal 20 und eine darin angeordnete Rohrschlange 22 aufweist. Die Rohrschlange 22 ist über Anschlußleitungen 24, 26 und Anschlußstellen 28, 30 an die Rohrleitungsanordnung 16 angeschlossen, die eine für alle Klimageräte der Gruppe gemeinsame Zuleitung 32 und eine für alle Klimageräte der Gruppe gemeinsame Rückleitung 34 aufweist.
Zum Einstellen der heizenden oder kühlenden Wirkung des Wärmetauschers 18 dient eine erste Einstellvorrichtung 36, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Nebenschluß-Stellventil 38 und einem Stellmotor 40 besteht. Die Zuleitung 32 und die Rückleitung 34 bilden einen geschlossenen Kreislauf, der durch einen in der zentralen Heiz- und Kühleinrichtung 2 vorgesehenen zentralen Wärmetauscher 42 führt. Der zentrale Wärmetauscher 42 ist über zwei miteinander gekoppelte Dreiwege-Umschaltventile 44, 46 entweder, wie dargestellt, aus einem Heizabschnitt 48 der zentralen Heiz-und Kühleinrichtung 2 oder, nach Umschaltung der Dreiwegeventile 44, 46 in die gestrichelt dargestellte Schaltstellung, aus einem Kühlabschnitt 50 der zentralen Heiz- und Kühleinrichtung 2 betreibbar. Dabei ist angenommen, daß in dem Heizabschnitt 48 und in dem Kühlabschnitt 50 das gleiche Wärmeträgermedium, insbesondere Wasser, umgewälzt wird, so daß Vermischungen des Mediums unschädlich sind, abgesehen von den dabei eintretenden Verlusten an Wärmeenergie. Wenn im Heizabschnitt und im Kühlabschnitt verschiedene Wärmeträgermedien umgewälzt werden, z. B. Wasser im Heizabschnitt und eine Salzlösung im Kühlabschnitt, muß der zentrale Wärmetauscher entsprechend unterteilt werden,und statt der dargestellten Dreiwege-Umschaltventile können getrennte Absperr- oder Stellventile zum Umschalten verwendet werden. Bei der dargestellten Anordnung, die sich durch besondere Einfachheit auszeichnet, kann sich beim Umschalten zwischen Heiz- und Kühlbetrieb nur die jeweils gerade in dem Wärmetauscher 42 und den daran anschließenden kurzen Rohrleitungen befindliche Menge Wärmeaustauschmedium mit dem Wärmeaustauschmedium des neu eingeschalteten Abschnitts vermischen; das ist im allgemeinen unschädlich.
Jedes Klimagerät 4, 6, 8 hat ferner eine Luftquelle 52, die an den Eingang des Luftkanals 20 angeschlossen ist und hier ein Gebläse 54 mit vorgeschaltetem Ansaug-Luftfilter 56 aufweist. Es versteht sich, daß das Gebläse 54 ausschaltbar sein kann, um das Klimagerät auszuschalten.
Jedes Klimagerät 4, 6, 8 hat ferner eine steuerbare Zusatzheizeinrichtung 58, die aus einer in dem betreffenden Schiffsraum 10 ohnehin zur Verfügung stehenden Energiequelle betreibbar ist. Die Leistung der Zusatzheizeinrichtung 58 ist verhältnismäßig gering und für die alleinige Beheizung des betreffenden Schiffsraumes 10 (bei kaltem Wetter) unzureichend. Die maximale Leistung braucht nur so groß zu sein, daß sie etwa dem maximal zu erwartenden Unterschied der in zwei verschiedenen Räumen der Gruppe angeforderten Heiz- oder Kühlleistungen entspricht, sowie einer etwa zur Entfeuchtung benötigten Heizleistung. Anders gesagt: Wenn sich in der Gruppe nur Räume befinden, die kühl- und heizungstechnisch etwa gleichwertig sind, beispielsweise gleichgroße Manschaftskabinen auf ein und derselben Schiffsseite, braucht die maximale Heizleistung der Zusatzheizeinrichtung nur so groß zu . sein, daß damit individuell bedingte Unterschiede der gewünschten Raumtemperaturen ausgeglichen werden können. Da die Zusatzheizeinrichtung aus einer ohnehin verfügbaren Energiequelle, beispielsweise dem normalen Elektrizitäts_-Bordnetz, gespeist wird, und da die maximale Leistung nur klein ist, sind nur kurze und wenig aufwendige Versorgungsleitungen erforderlich. In dem erwähnten Fall des elektrischen Betriebes wird es auch normalerweise nicht erforderlich sein, die zu dem betreffenden Schiffsraum führenden Versorgungsleitungen zu verstärken. Die Zusatzheizeinrichtung verursacht somit nur geringe Einbaukosten. Auch die Betriebskosten sind niedrig, weil die maximale Leistung gering ist und weil die Zusatzheizeinrichtung ohnehin nur zeitweilig betrieben werden muß.
In Fig. 1 ist eine elektrische Zusatzheizeinrichtung 58 schematisch dargestellt. Sie enthält eine Heizschlange 60, die in einen dem Luftkanal 20 des Wärmetauschers 18 nachgeschalteten Zusatz-Luftkanal 62 stromab von der Rohrschlange 22 angeordnet und über zwei elektrische Anschlußleitungen 64, 66 an die Raum-Stromversorgung 68 angeschlossen ist. Zum Einstellen der Wirkung der Zusatzheizeinrichtung 58 dient eine zweite Einstellvorrichtung 70, die bei dem dargestellten Ausführurgsbeispiel aus einem in der Leitung 66 angeordneten Stellwiderstand oder Stelltransformator 72 und einem zweiten Stellmotor 74 besteht.
Die beschriebenen Einstellvorrichtungen 36 und 70 können auch anders gestaltet sein. So kann beispielsweise die erste Einstellvorrichtung 36 Mittel zur Veränderung des den Wärmetauscher 18 beaufschlagenden Stromes an Luft und/oder Wärmeträgermedium aufweisen und/oder Mittel zum Verändern des wirksamen Wärmeaustauschquerschnitts, beispielsweise in Form von verstellbaren Jalousien.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist für jedes Klimagerät 4, 6, 8 eine von der Raumtemperatur, d. h. der Lufttemperatur des zugeordneten Raumes, steuerbare Regeleinrichtung 76 vorgesehen, um die Heiz- oder Kühlleistung zu regeln. Die Regeleinrichtung 76 erhält ein Raumtemperatursignal aus einem Raum-Temperaturfühler 78 und steuert die Einstellvorrichtungen 36 und 70 des Wärmetauschers 18 bzw. der Zusatzheizeinrichtung 58 über Steuerleitungen 80 bzw. 82. Mittels eines 'Sollwertgebers 84, hier als Stellknopf dargestellt, ist die Regeleinrichtung 76 auf verschiedene gewünschte Soll-Raumtemperaturen einstellbar. Zusätzlich kann noch ein zweiter Temperaturfühler 86 für die Temperatur T_m des über die gemeinsame Zuleitung 32 herangeführten Wärmeträgermediums an die Regeleinrichtung 76 angeschlossen sein, damit die Regeleinrichtung durch Vergleich der Raumtemperatur T_R und der Mediumtemperatur T_m selbst feststellen kann, ob im Heiz- oder im Kühlbetrieb gearbeitet wird.
Die erste Einstellvorrichtung 36 ist mit Endschaltern 88 und 90 versehen; diese sind über Verzögerungsglieder 92 bzw. 94 an die Regeleinrichtung 76 angeschlossen. Die zweite Einstellvorrichtung 70 hat einen Endschalter 96 in der Stellung minimaler oder ganz ausgeschalteter Heizwirkung der Zusatzheizeinrichtung 58. Dieser Endschalter 96 ist über ein Verzögerungsglied 98 ebenfalls an die Regeleinrichtung 76 angeschlossen. Die zweite Einstellvorrichtung 70 kann ferner noch so eingerichtet sein, daß auch das Vorliegen einer Teillast ermittelt wird, beispielsweise mittels eines Stellungsfühlers ähnlich wie der Endschalter 96. Wird ein derartiger Stellungsfühler anstelle des dargestellten Endschalters 96 verwendet, beispielsweise mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Umschalters, so ist die Zusatzheizeinrichtung 58 nur bis auf die Teillast zu- und abschaltbar. Das ist vorteilhaft, wenn im Kühlbetrieb gearbeitet wird und eine starke Entfeuchtung der Raumluft gewünscht wird; es muß nämlich dann der der Zusatzheizeinrichtung 58 vorgeschaltete Wärmetauscher 18 die durch ihn geleitete Luft stärker abkühlen als es ohne den Teillastbetrieb der Zusatzheizeinrichtung. 58 erforderlich wäre. Durch diese tiefere Vor-Abkühlung wird die Luft stärker entfeuchtet; sie wird anschließend von der Zusatzheizeinrichtung 58 auf die gewünschte Raumtemperatur nachgewärmt. Diese besonders bei heißem Klima sehr vorteilhafte Arbeitsweise kann noch weiter dadurch verfeinert werden, daß die Teillast in Abhängigkeit von der Feuchte der Luft regelbar ist. Diese und auch andere Möglichkeiten, beispielsweise eine Regelung der Teillast in Abhängigkeit von der Außentemperatur oder Außenfeuchte, sind in den Figuren nicht dargestellt, da es dem Fachmann ein leichtes ist, entsprechende Regeleinrichtungen zu schaffen. Im übrigen gelten die zu Fig. 1 gegebenen Erläuterungen auch für den Betrieb mit Teillast der Zusatzheizeinrichtung; man hat dann lediglich den dargestellten Endschalter 96 als Teillastschalter zu verstehen, der also nicht beim Erreichen der Heizleistung Null, sondern beim Erreichen einer bestimmten Teillast ein Signal abgibt.
Ein Signalgeber 100 ist über eine Signalleitung 102 an die Regeleinrichtung 76 und über eine Signalleitung 104 an den Ausgang .des Verzögerungsgliedes 92 angeschlossen. Der Signalgeber 100 ist ferner an eine Signalleitung 106, die in der Fig. 1 strichpunktiert dargestellt ist, angeschlossen. In entsprechender Weise sind Signalleitungen 108, 110, 112 zu den anderen Klimageräten der Gruppe geführt. Die Signalleitungen führen zu einer in der zentralen Heiz-und Kühleinrichtung 2 vorgesehenen zentralen Steuereinrichtung 114, die eine Koinzidenzschaltung 116 aufweist.
In der zentralen Heiz- und Kühleinrichtung 2 bilden der Heizabschnitt 48 und der Kühlabschnitt 50 je einen geschlossenen Kreislauf. In dem Heizabschnitt 48 wird von einer Umwälzpumpe 118 der verwendete primäre Wärmeträger, normalerweise Wasser, durch einen Kessel 120 und ein überströmventil 122 umgewälzt. Das dargestellte Überströmventil 122 ist von einem den Kesselausgangsdruck P erfassenden Druckfühler 124 gesteuert; dieser Druckfühler kann aber auch in dem überströmventil 122 selbst verkörpert sein. Im Ausgang 126 des Kessels 120 befindet sich ein Temperaturfühler 128 für die Kesseltemperatur T_H. Dieser steuert eine den Kessel 120 beheizende Feuerung 130. Ein Sollwertgeber 132 gestattet die Veränderung der Kesseltemperatur T_H.
Der Kühlabschnitt 50 ist analog zu dem Heizabschnitt 48 aufgebaut. Eine Umwälzpumpe 134 wälzt das verwendete Wärmeträgermedium, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dem im Heizabschnitt 48 verwendeten primären Wärmeträgermedium gleicht, durch einen Kessel 136 und ein Überströmventil 138 um. Das Überströmventil 138 wird von einem den Kesseldruck erfassenden Druckfühler 140 gesteuert, Ferner befindet sich im Ausgang 142 des Kessels ein Temperatur- .fühler 136 für die Kesseltemperatur T_K, der eine den Kessel kühlende Kälteanlage 146 steuert. Ein Sollwertgeber 148 gestattet die Veränderung der Kesseltemperatur T_K.
Die Umwälzung des zu den einzelnen Klimageräten im Kreislauf beförderten sekundären Wärmeträgermediums über die Zuleitung 34 und die Rückleitung 36 erfolgt mittels einer Umwälzpumpe 150, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der zentralen Heiz- und Kühleinrichtung 2 angeordnet ist. Der Kreislauf wird über Anschlußleitungen 152 und 154 und eine in dem zentralen Wärmetauscher 42 angeordnete Rohrschlange 156 vervollständigt. Der zentrale Wärmetauscher 42 ist über ein Drosselventil 158 an die Ausgänge der schon erwähnten gekoppelten Dreiwege-Umschaltventile 44 bzw. 46 angeschlossen und kann somit je nach deren Einstellung dem Uberströmventil 122 des Heizabschnitts 48 oder dem Überströmventil 138 des Kühlabschnitts 50 parallel geschaltet werden, so daß ein von der Einstellung des Drosselventils 158 abhängiger Strom von primärem Wärmeträgermedium durch den zentralen Wärmetauscher 42 strömt. Das Drosselventil 158 wird seinerseits von der zentralen Steuereinrichtung 114 gesteuert. Die Umschaltventile 44, 46 werden von einem gemeinsamen Antrieb 160 betätigt, der ebenfalls von der zentralen Steuereinrichtung 114 gesteuert wird. Die zentrale Steuereinrichtung 114 erhält Steuersignale über die schon erwähnten Signalleitungen 106, 108, 110, 112, ... und ferner aus einem eigenen Außenluft-Temperaturfühler 162 und einer Handeinstelleinrichtung 164. Die Feuerung 130 und die Kälteanlage 146 können auch durch andere Wärme- bzw. Kältequellen ersetzt werden. Insbesondere kann Abwärme von Schiffsmaschinen oder Großkälteanlagen zum Beheizen des Kessels 120 verwendet werden.
Zur Beschreibung der Arbeitsweise sei zunächst angenommen, die Vorrichtung arbeite wie dargestellt im Heizbetrieb. Dann wird in jedem Schiffsraum 10, 12, 14, ... der Gruppe die Raumtemperatur von der zugehörigen Regeleinrichtung 76 nach Maßgabe der Einstellung des Sollwertgebers 84 und der Anzeige T des Raumluft-Temperaturfühlers 78 durch mehr oder weniger starkes öffnen des Nebenschluß-Stellventils 38 auf den eingestellten Sollwert geregelt. Die Zusatzheizeinrichtung 58 ist ausgeschaltet. Wenn der Sollwert so hoch eingestellt wird, daß die Regeleinrichtung 76 das Stellventil 38 in die Endstellung maximaler Heizwirkung (Ventil 38 ganz geschlossen) einstellt, wird der Endschalter 88 betätigt und dieser Zustand der Regeleinrichtung 76 über das Verzögerungsglied 92 gemeldet. Das Verzögerungsglied leitet das Signal nur dann zur Regeleinrichtung weiter, wenn es eine vorgegebene Mindest-Zeitdauer besteht. Dadurch wird verhindert, daß schon ein kurzzeitiges vorübergehendes Erreichen der maximalen Heizwirkung, wie es beispielsweise aufgrund von Regelschwingungen auftreten kann, die nachfolgend beschriebenen Schaltvorgänge auslöst. Die Herstellung der erwähnten . Verzögerungsglieder ist dem Fachmann geläufig. Beispielsweise kann* ein solches Verzögerungsglied ein elektronisches Gatter aufweisen, dessen öffnende Steuerspannung von einer durch das ankommende Signal gespeisten Integrierstufe geliefert wird.
Wenn das Signal "maximale Heizwirkung" (MA) länger als die erwähnte Mindest-Zeitdauer besteht, gelangt es zur Regeleinrichtung 76 und löst dort die Aktivierung der zweiten Einstellvorrichtung 70 über die Erregerleitung 82 aus. Dadurch wird die weitere Regelung von der Zusatzheizeinrichtung 58 übernommen. Das Einschalten der Zusatzheizeinrichtung 58 wird über die Signalleitung 104 dem Signalgeber 100 gemeldet. Dieser sendet daraufhin ein Änderungs- _Anforderungssignal R "Leistung erhöhen" über die Signalleitung 106 zur zentralen Steuereinrichtung 114. Wenn der Sollwert wieder soweit erniedrigt wird, daß die Heizleistung der Rohrschlange 22 allein ausreicht, gelangt die Stellvorrichtung 70 der Zusatzheizeinrichtung 58 in die Endstellung, in der die Zusatzheizeinrichtung 58 ausgeschaltet ist. Der Endschalter 96 erfaßt diesen Zustand und meldet ihn über das Verzögerungsglied 98 in Form eines Signals ZA "Zusatzheizeinrichtung aus" an die Regeleinrichtung 76. Diese deaktiviert daraufhin die zum Stellmotor der Zusatzheizeinrichtung 58 führende Steuerleitung 82, und die weitere Regelung wird erneut allein mit der ersten Einstellvorrichtung 36 vorgenommen. Durch die Entregung der Steuerleitung 82 verschwindet auch das zur zentralen Steuereinrichtung gegebene Änderungs-Anforderungssignal R "Leistung erhöhen". Wenn in dem Klimagerät die Solltemperatur so niedrig eingestellt wird, daß die Raumtemperatur auch bei weitestmöglicher Verringerung der Heizwirkung der Rohrschlange 22 diesen Wert nicht erreicht, gelangt das Stellventil 38 in die Stellung minimaler Wirkung (völlig geöffnet). Der Endschalter 90 erfaßt diesen Zustand und gibt über das Verzögerungsglied 94 ein Signal MI (minimale Wirkung) an die Regeleinrichtung 76, die daraufhin über die Steuerleitung 1O2 den Signalgeber 100 veranlaßt, ein Umschalt-Anforderungssignal UK "Umschalten auf Kühlbetrieb" über die Signalleitung 106 an die zentrale Steuereinrichtung 114 zu leiten. Die Signalleitung 1O6 empfängt ihrerseits aus der zentralen Steuereinrichtung 114 ein Betriebsartssignal, das anzeigt, ob der Heizabschnitt 48 (Signal H) oder der Kühlabschnitt 50 (Signal K) verwendet wird.
Im Kühlbetrieb wird bei Empfang des Betriebsartssignals K (Kühlbetrieb) durch den Signalgeber 100 ein entsprechendes Signal über die Signalleitung 102 an die Regeleinrichtung 76 des Klimageräts 4 weitergegeben.. Dadurch wird das beschriebene Einschalten der Zusatzheizeinrichtung 58 von der Endstellung "maximale Wirkung" des Stellventils 38 abgekoppelt und stattdessen an die Endstellung "minimale Wirkung" gekoppelt. Der Regelvorgang läuft dann ähnlich ab wie bei Heizbetrieb. Wenn die Solltemperatur zu hoch eingestellt wird, gelangt das Stellventil 38 in die Endstellung "minimale Wirkung", d. h. der Endschalter 90 spricht an. Dadurch empfangen die Regeleinrichtung 76 und der Signalgeber 100 das entsprechende Signal MI (minimale Wirkung). Der Signalgeber 100 leitet dann ein Umschalt-Anforderungssigral UH "Umschalten auf Heizbetrieb" zur zentralen Steuereinrichtung 114. Gleichzeitig wird die zum Stellmotor 70 der Zusatzheizeinrichtung 58 führende Erregerleitung 82 aktiviert, und die weitere Regelung wird von der Zusatzheizeinrichtung 58 übernommen..Wenn die Solltemperatur im Kühlbetrieb zu niedrig eingestellt wird, gelangt das Stellventil 38 in die Endstellung maximaler Wirkung (Endschalter 88), das entsprechende Signal MA wird der Regeleinrichtung 76 und dem Signalgeber 100 zugeleitet, und der Signalgeber 100 sendet daraufhin ein Änderungs-Anforderungssignal R "Leistung erhöhen" an die zentrale Steuereinrichtung 114.
Normalerweise wird man die zentrale Heiz- und Kühleinrichtung 2 mit fest vorgegebener Heiz- und Kühlleistung betreiben; das Änderungs-Anforderungssignal R "Leistung erhöhen" ist dann wirkungslos und nicht erforderlich.
Wie man aufgrund der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres erkennt, ist die Regeleinrichtung 76 so ausgelegt, daß die Zusatzheizeinrichtung 58 so wenig wie möglich in Anspruch genommen wird. Die hierzu beschriebene Verknüpfung der beiden Einstellvorrichtungen 36 und 70 ist auch bei Einstellung von Hand möglich.
In der zentralen Steuereinrichtung 114 werden die von den einzelnen Signalleitungen 106, 108, 110, 112 kommenden Umschalt-Anforderungssignale UH "Umschalten auf Heizbetrieb" und UK "Umschalten auf Kühlbetrieb" in die Koinzidenzstufe 116 geleitet, die so ausgelegt ist, daß eine Umschaltung in der angeforderten Weise nur dann vorgenommen wird, wenn eine vorgegebene Mindestanzahl der entsprechenden Signale vorliegt. Dadurch wird die Gesamtanlage an die durchschnittlichen Anforderungen aller Klimageräte der . Gruppe angepaßt.
Fig. 2 erläutert in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 eine Klimatisierungsvorrichtung für mehrere Gruppen von Schiffsräumen mit von Gruppe zu Gruppe verschiedenen durchschnittlichen Klimatisierungsanforderungen. Dargestellt sind zwei Gruppen A und B mit je vier Räumen. Im allgemeinen wird die Anzahl von Räumen pro Gruppe in der Praxis größer sein als vier.
Die Gruppe A enthält die Räume A4, A6, A8, A9, und die Gruppe B die Räume B4, B6, B8, B9. Für jede Gruppe gilt die vorausgegangene Beschreibung zu Fig. 1, doch sind Teile, die in jeder Gruppe gesondert vorkommen, durch ein vorangesetztes "A" oder "B" zusätzlich mit dem Kennbuchstaben der betreffenden Gruppe bezeichnet. Teile, die allen Gruppen gemeinsam sind, haben die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1. Im übrigen wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 Bezug genommen.
Man erkennt aus Fig. 2 ohne weiteres, daß jede Gruppe ihren eigenen zentralen Wärmetauscher A 142 bzw. B 142, eine eigene gemeinsame Zuleitung A 152 bzw. B 152 und eine eigene gemeinsame Rückleitung A 154 bzw. B 154 aufweist und für sich steuerbar ist, da jede Gruppe auch eine eigene zentrale Steuereinrichtung A 114 bzw. B 114 und eigene Dreiwege-Umschaltventile A 44, A 46 bzw. B 44, B 46 hat. Auch die von den einzelnen Räumen zu der zentralen Heiz- und Kühleinrichtung führenden Signalleitungen A 106, A 108, A 110, A 112 bzw. B 106, B 108, B 110, B 112 hat jede Gruppe für sich.
Alle Gruppen werden aus ein und demselben Heizabschnitt 48 und ein und demselben Kühlabschnitt 50 versorgt und sind an diese parallel angeschlossen.
Bei der Gruppe A kann es sich z. B. um Räume auf der Backbordseite eines Schiffes und bei der Gruppe B um Räume auf der Steuerbordseite handeln. Weitere Gruppen können beispielsweise aus Kühlräumen, in denen eine besonders niedrige Temperatur herrschen soll , _Ma-schinenräumen, in.denen eine verhältnismäßig hohe Temperatur toleriert werden kann, usw. gebildet werden.
Wenn ein größerer räumlicher Bereich, beispielsweise ein größerer Raum oder eine Mehrzahl von Räumen, aus einem einzigen Klimagerät versorgt wird, kann es zweckmäßig sein, darin in Teilbereichen zusätzliche stellbare Heizelemente vorzusehen, um in den Teilbereichen gewünschte Temperaturen individuell einstellen zu können.

Claims

1. Klimatisierungsvorrichtung für eine Vielzahl von Räumen, insbesondere Schiffsräumen, mit einer zentralen Heiz- und Kühleinrichtung, einer Mehrzahl von Klimageräten, die in einer Gruppe von Räumen angeordnet sind, wobei jedes Klimagerät einen Wärmetauscher, der von einem heizenden und kühlenden Wärmeträgerstrom durchströmbar ist, und eine Einstellvorrichtung zum Verändern des zwischen dem Wärmeträgerstrom und der Raumluft über den Wärmetauscher ausgetauschten Wärmestromes, insbesondere durch Verändern des den Wärmetauscher beaufschlagenden Wärmeträgerstromes und/oder Luftstromes, sowie vorzugsweise eine Luftquelle zur Lieferung eines mit dem Wärmetauscher in Wärmeaustausch stehenden und der Raumluft zugeführten Luftstromes aufweist, und einer Rohrleitungsanordnung, die die zentrale Heiz- und Kühleinrichtung mit den einzelnen Klimageräten zwecks Zu- und Abfuhr des Wärmeträgers verbindet, wobei die Rohrleitungsanordnung eine für alle Klimageräte der Gruppe gemeinsame Rückleitung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungsanordnung (18) eine für alle Klimageräte (4, 6, 8, ...) der Gruppe gemeinsame Zuleitung (30) aufweist, an die die Wärmetauscher (20) der Klimageräte angeschlossen sind, und daß den Klimageräten jeweils eine steuerbare Zusatzheizeinrichtung (58) zugeordnet ist.

2.. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzheizeinrichtung (58) aus einer in dem betreffenden Raum ohnehin zur Verfügung stehenden anderen Energiequelle (68) betreibbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Zusatzheizeinrichtung (58) etwa dem maximal zu erwartenden Unterschied der in zwei verschiedenen Räumen der Gruppe angeforderten Heiz- oder Kühlleistungen entspricht, sowie einer etwa zur Entfeuchtung benötigten Heizleistung.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gruppen (A, B) von Räumen mit in jeder Gruppe etwa gleichen, aber von Gruppe zu Gruppe verschiedenen durchschnittlichen Klimatisierungsanforderungen vorgesehen sind und jede Gruppe eine eigene gemeinsame Zuleitung aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Zuleitung (32) und die gemeinsame Rückleitung (34) einen geschlossenen Kreislauf bilden, der durch einen zentralen Wärmetauscher (42) der zentralen Heiz- und Kühleinrichtung (2) führt, und daß der zentrale Wärmetauscher (42) wahlweise von dem Heizabschnitt (48) oder von dem Kühlabschnitt (50) der zentralen Heiz- und Kühleinrichtung (2) betreibbar ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gruppe ein eigener zentraler Wärmetauscher zugeordnet und für sich steuerbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimageräte (4,.6, 8, ...) über je eine Signalleitung (106, 108, 110, 112, ...) mit der zentralen Heiz- und Kühlvorrichtung (2) verbunden sind und darüber ein Betriebsartsignal empfangen, das eine Information über den Betriebszustand der zentralen Heiz- und Kühleinrichtung (2) darstellt und insbesondere anzeigt, ob Heizbetrieb oder Kühlbetrieb vorliegt.

8, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimageräte (4, 6, 8, ...) über je eine Signalleitung (106, 108, 110, 112, ...) mit der zentralen. Heiz- und Kühleinrichtung (2) verbunden sind und darüber ein Anforderungssignal aussenden, das der zentralen Heiz- und Kühleinrichtung (2) anzeigt, welche Klimatisierungsanforderungen in den einzelnen Räumen der Gruppen vorliegen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein und dieselbe Signalleitung zur Übermittlung des Betriebsartsignals und des Anforderungssignals vorgesehen ist.

10, Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch Verzögerungseinrichtungen (92, 94, 98), die die Anforderungssignale erst wirksam werden lassen, wenn die auslösenden Bedingungen eine vorgegebene Mindestzeitspanne bestanden haben.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Heiz- und Kühleinrichtung (2) die Befolgung eines Anforderungssignals nur dann veranlaßt, wenn dieses Anforderungssignal bei einer vorgegebenen Anzahl von Klimageräten der zugehörigen Gruppe vorliegt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimageräte (4, 6, 8, ...) je zur Abgabe von Umschalt-Anforderungssignalen wie folgt eingerichtet sind:

a) Bei Heizbetrieb und Einstellung der Einstellvorrichtung auf die minimale Heizleistung, ein die Umschaltung auf Kühlbetrieb anforderndes Umschalt-Anforderungssignal;

b) Bei Kühlbetrieb und Einstellung der Einstellvorrichtung auf minimale Kühlleistung, ein die Umschaltung auf Heizbetrieb anforderndes Umschalt-Anforderungssignals.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimageräte (4, 6, 8, ...) zur Abgabe je eines Änderungs-Anforderungssignals bei folgenden Betriebsbedingungen eingerichtet sind:

a) Bei Heizbetrieb und Einstellung der Einstellvorrichtung auf maximale Heizleistung, ein die Erhöhung der Wärmetransportleistung des Wärmeträgerstromes anforderndes Änderungs-Anforderungssignal;

b) Bei Kühlbetrieb und Einstellung der Einstellvorrichtung auf maximale Kühlleistung, ein die Erhöhung der Wärme-Abtransportleistung des Wärmeträgerstromes anforderndes Änderungs-Anforderungssignal.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Klimagerät eine Luftquelle zur Lieferung eines mit dem Wärmetauscher in Wärmeaustausch stehenden und der Raumluft zugeführten Luftstromes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzheizeinrichtung (58) in dem Luftstrom stromab von dem Wärmetauscher (18) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kühlbetrieb die Zusatzheizeinrichtung (58).nur bis auf eine Teillast in ihrer Heizleistung erhöht und erniedrigt werden kann.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Teillast in Abhängigkeit von der Feuchte der Luft regelbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirksammachen der Zusatzheizeinrichtung (58) an das Erreichen einer Endstellung der Einstellvorrichtung (36) gekoppelt ist, und zwar bei Heizbetrieb der Endstellung für maximale Heizleistung und bei Kühlbetrieb der Endstellung für minimale Kühlleistung,

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Klimageräte je eine automatische Regeleinrichtung zur Einhaltung der gewünschten Raumtemperatur aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (76) auch die Leistung der Zusatzheizeinrichtung (58) steuert.

1.9, Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (76) auf minimale Inanspruchnahme der Zusatzheizeinrichtung (58) ausgelegt ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß bei geringeren Anforderungen an die Fein-Einstellbarkeit der Raumtemperatur die Zusatzheizeinrichtungen (58) entfallen.

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Teilbereichen eines aus einem einzigen Klimagerät versorgten räumlichen Bereichs,insbesondere einem größeren Raum oder einer Mehrzahl von Räumen, zusätzliche stellbare Heizelemente vorgesehen sind, um in den Teilbereichen gewünschte Temperaturen individuell einstellen zu können.