DE10057219C2 - Klimaanlage für mehrere Räume - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage für mehrere Räume eines mit einem Netzwerk versehenen Gebäudes, die eine Außeneinheit, eine Außensteuerung zum Steuern des Betriebes der Außeneinheit und mehr als eine Inneneinheit aufweist.

Eine Klimaanlage kühlt oder heizt durch Ausstoßen gekühlter oder erwärmter Luft in einen Raum gemäß einer Voreinstellung des Luftvolumens und der Richtung durch einen Benutzer, um die Raumtemperatur auf einem vom Benutzer gewünschten Wert zu halten. In der Klimaanlage gibt es einen Kühler, der in einem Kühlkreislauf in der Reihenfolge Verdampfen → Verdichten → Kondensieren → Expandieren arbeitet, einen Heizer, der mit einem Wärmekreislauf einer Wärmepumpe arbeitet, bei der ein Vierwegeventil beim Expansionsschritt umgeschaltet wird, um den Kühlkreislauf umzukehren, sowie einen Kühler/Heizer, der im Sommer im Kühlkreislauf und im Winter im Wärmekreislauf arbeitet. Zudem gibt es Klimaanlagen, die mit einer Außeneinheit und einer Inneneinheit ausgestattet sind, sowie Klimaanlagen für mehrere Räume, die mit einer Außeneinheit und mehreren Inneneinheiten versehen sind.

Fig. 1 zeigt eine allgemein bekannte Klimaanlage für mehrere Räume mit einer einen Kühlkreislauf führenden Außeneinheit 1, mehreren Inneneinheiten 2, jeweils zum Klimaanlagenbetrieb in einem Raum unter Verwendung eines in der Außeneinheit 1 gekühlten Kühlmittels, einer Leitung 3 zur Zirkulation des Kühlmittels in der Außeneinheit 1 und den Inneneinheiten 2, Magnetventilen zum Steuern der Kühlmittelzufuhr an zugeordnete Inneneinheiten 2 und mit Sonderleitungen 6, die zum Senden/Empfangen von Steuersignalen und Informationen über verschiedene Systemzustände zwischen der Außeneinheit 1 und den Inneneinheiten 2 dienen. Die Außeneinheit 1 weist einen Verdichter 11, ein Magnetventil 14, ein Gebläse 12 und einen Kondensator 13 auf, und jede der Inneneinheiten 2 ist mit einem Temperatursensor 22 zum Erfassen einer Raumtemperatur versehen. Wenn ein Benutzer bei der bekannten Klimaanlage für mehrere Räume einen Klimatisierungsbefehl für den Raum eingibt, in dem die Inneneinheit 2 vorgesehen ist, kühlt die Außeneinheit 1 das Kühlmittel auf einen geeigneten Wert im Klimaanlagenkreislauf und liefert das Kühlmittel über die Leitung 3, und die Steuerung der Inneneinheit 2 steuert das Magnetventil 23 gemäß einem Ausgangssignal des Temperatursensors 22, um einen Klimatisierungsvorgang in dem vom Benutzer gewünschten Maße durchzuführen. Da Senden/Empfang der verschiedenen Steuersignale zum Durchführen des Klimatisierungsvorgangs sowie der Informationen über den Systemstatus und dergleichen über die Sonderleitung 6 erfolgen, ist ein Verfahren zum Verbinden der Außeneinheiten mit entsprechenden Inneneinheiten durch die Sonderleitung 6 einer der wesentlichen Schritte bei der Installation der Klimaanlage. Dies ist durch das Verlegen der Sonderleitungen und ähnliches eingeschränkt, was von der Bauweise des Gebäudes und vom Installationsverfahren abhängt.

Die DE 197 19 232 A1 beschreibt ein solches Sonderleitungssystem für Heizungs-, Klima- und Lüftungsanlagen. Dabei ist ein Regelungs- oder Datenbus sowie ein Energiebus und optional ein Melde- und ein Verriegelungs- bzw. Notbedienungsbus vorgesehen. Es handelt sich dabei durchgängig um spezialisierte Bussysteme, die über eigenständig zu verlegenden Sonderleitungen kommunizieren. Durch die von der Installation her aufwendigen Sonderleitungen steht ein spezialisierter Kommunikationskanal mit geeignet ausgelegten und insbesondere bekannten Übertragungseigenschaften zur Verfügung.

Die EP 0 681 232 B1 beschreibt eine Vorrichtung zum von Lernen von Sollwertparametern bei neuronalen Netzen und deren Anwendung für die Steuerung einer Gebäudeklimaanlage.

Die Klimaanlagen gemäß dem Stand der Technik weisen die folgenden Probleme auf:
Um ein bekanntes und geeignetes Übertragungsverhalten der Kommunikation zwischen Inneneinheiten, Außeneinheit und Außensteuerung zu erreichen, sind Sonderleitungen nötig. Das Verlegen einer Sonderleitung zwischen den Inneneinheiten und der Außeneinheit ist jedoch schwierig und aufwendig und hängt diesbezüglich stark von der Bauweise des Gebäudes und vom Installationsverfahren ab. Dabei steigen Aufwand und Kosten mit dem Abstand zwischen der Inneneinheit und der Außeneinheit oder zwischen den Inneneinheiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Klimaanlage für mehrere Räume eines oder mehrere der durch die Einschränkungen und Nachteile des Standes der Technik bedingten Probleme zu beseitigen und dabei insbesondere eine Klimaanlage für mehrere Räume bereitzustellen, die eine einfache Installation unter Nutzung eines bereits im Gebäude vorhandenen Netzwerks zuläßt, ohne daß eine separate Sonderleitung benötigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Klimaanlage für mehrere Räume eines mit einem Netzwerk versehenen Gebäudes, die folgendes umfaßt: eine Außeneinheit, eine Außensteuerung zum Steuern des Betriebs der Außeneinheit, mehr als eine Inneneinheit, eine Innensteuerung zum Steuern des Betriebs der Inneneinheiten, und eine Hauptsteuerung, die durch das Netzwerk an die Außensteuerung und an die Innensteuerung angeschlossen ist, um Informationen über die Betriebszustände und Betriebsbedingungen der Außeneinheit sowie der Inneneinheiten zu erhalten und die Außensteuerung wie auch die Innensteuerung gemäß den Informationen nach einem vorgegebenen Systemalgorithmus zu steuern.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Klimaanlage für mehrere Räume, bei der Informationen über die Klimatisierung durch ein Netzwerk und einen daran angeschlossenen Server empfangen werden, um einen optimalen Betrieb der Klimaanlage zu ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Klimaanlage für mehrere Räume weist die folgenden Vorteile auf:
Erstens gestattet die Verwendung eines in einem Gebäude vorgesehenen Netzwerks ohne eine Bereitstellung von Sonderleitungen in der Klimaanlage eine leichte Installation der Klimaanlage.

Zweitens läßt die Verwendung verschiedener Klimaanlagen-Informationen, wie der Außentemperatur, die durch das Internet empfangen werden können, einen effizienten Betrieb der Klimaanlage zu.

Die beigefügten Zeichnungen, die dazu dienen, die Erfindung besser verständlich zu machen, und die in die Beschreibung vollumfänglich einbezogen werden, illustrieren illustrieren Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das ein System einer Klimaanlage für mehrere Räume gemäß dem Stand der Technik darstellt;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das ein System einer Klimaanlage für mehrere Räume gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das ein Detail der Hauptsteuerung der Fig. 2 darstellt, und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Ausgleichen einer Netzwerk-Zeitverzögerung bei der Klimaanlage für mehrere Räume gemäß der vorliegenden Erfindung.

Es sei nun im einzelnen auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingegangen, wobei Beispiele für diese in den beigefügten Zeichnungen illustriert sind.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, weist die Klimaanlage für mehrere Räume gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Außeneinheit 1, Inneneinheiten 2, eine Leitung 3 zur Kühlmittelzirkulation zwischen der Außeneinheit 1 und den Inneneinheiten 2, Magnetventile 23 zum Steuern der Kühlmittelzufuhr zu zugeordneten Inneneinheiten 2, einen Server 40 zum Sammeln verschiedener Informationen über die Klimatisierung, eine Hauptsteuerung 30 zum Steuern einer Außensteuerung 4 und einer Innensteuerung 5 unter Verwendung der Informationen vom Server 40 sowie von der Außensteuerung 4 und der Innensteuerung 5 und eine Gebäudenetzwerk-Kommunikationsleitung 50 zum Informationsaustausch zwischen der Außensteuerung 4, der Innensteuerung 5, dem Server 40 und der Hauptsteuerung 30 auf.

Es sei nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in der die Hauptsteuerung 30 eine Schnittstelle 31 zum Datenaustausch zwischen der Außensteuerung 4, der Innensteuerung 5 und dem Server 40, einen Zeitverzögerungssensor 32 zum Erfassen einer Verzögerung einer Datenverarbeitungszeit durch die Schnittstelle 31, ein Zeitverzögerungs-Ausgleichsteil 33 zum Ausgleichen der mittels des Zeitverzögerungssensors 32 bestimmten Zeitverzögerung und eine Steuerung 34 zum Steuern eines gesamten Klimatisierungsvorgangs gemäß den durch die Schnittstelle 31 empfangenen Informationen und einem Ausgangssignal des Zeitverzögerungs- Ausgleichsteils 33 aufweist.

Der Betrieb der Klimaanlage für mehrere Räume gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist wie folgt:
Der Betrieb der Inneneinheiten 2 und der Magnetventile 23 wird durch die Innensteuerung 5 und der Betrieb der Außeneinheit 1 sowie des Magnetventils 14 durch die Außensteuerung 4 gesteuert. Wenn ein Benutzer in einem Raum, der mit einer der Inneneinheiten versehen ist, die Klimaanlage betätigt, z. B. zum Einschalten oder zur Temperatursteuerung, wird der vom Benutzer eingegebene Klimatisierungsbefehl über die Kommunikationsleitung 50 an die Hauptsteuerung 30 übertragen. Zudem werden Informationen über die Betriebszustände zugeordneter Inneneinheiten 2 und über von den Temperatursensoren 22 erfaßte Raumtemperaturen an die Hauptsteuerung 30 übertragen. Dann überträgt die Hauptsteuerung 30 ausgehend von den Informationen von der Innensteuerung 5 einen Betätigungsbefehl an die Außeneinheit 4, so daß der vom Benutzer eingegebene Klimatisierungsbefehl ausgeführt wird. Dabei werden die Außeneinheit 1, die Inneneinheit 2 und die Magnetventile 14 und 23 unter der Steuerung der Außensteuerung 4 und der Innensteuerung 5 in Betrieb genommen.

Bei diesem Beispiel, das sich von der Version einer Klimaanlage mit Sonderleitung unterscheidet, kann eine Kommunikations- oder Protokoll-Verzögerung auftreten, die Betriebsstörungen der Klimaanlage verursachen kann, wenn die Verzögerung größer als ein bestimmter Wert ist. Daher arbeitet die vorliegende Erfindung mit einem Verfahren zum Ausgleichen der in der Kommunikation möglichen Zeitverzögerung, das unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert wird.

Das Verfahren zum Ausgleichen einer Zeitverzögerung bei der Kommunikation beginnt mit dem Messen einer Zeitverzögerung im Netzwerk mittels des Zeitverzögerungssensors 32 in der Hauptsteuerung 30 und dem Übertragen des Meßergebnisses zum Zeitverzögerungs-Ausgleichsteil 33 (S41). Dann wird ermittelt, ob die vorliegende Netzwerk-Zeitverzögerung eine vorbestimmte Zeitdauer (S42) überschritten hat. Wenn dies beim Meßergebnis nicht der Fall ist (S42), wird ein Zeitverzögerungs-Ausgleichsvorgang durchgeführt, um die Zeitverzögerung zu kompensieren, und der Klimaanlagenbetrieb wird unter Verwendung der kompensierten Zeit (S43) durchgeführt. Dies bedeutet, daß das Zeitverzögerungs- Ausgleichsteil 33 vom Zeitverzögerungssensor 32 einen Zeitverzögerungswert empfängt und einen Kompensationswert berechnet sowie an die Steuerung 34 überträgt, um zu verhindern, daß der normale Betrieb der Steuerung durch die Netzwerk-Zeitverzögerung beeinträchtigt wird.

Dann steuert die Steuerung 34 die Außensteuerung 4 und die Innensteuerung 5, um für einen normalen Klimaanlagenbetrieb zu sorgen. Tritt beispielsweise eine Zeitverzögerung im Netzwerk auf, liefert die Steuerung 34 an die Außensteuerung 4 und die Innensteuerung 5 Steuersignale, die im Vergleich zu herkömmlichen Steuersignalen verzögert sind, und folglich verzögern die Außensteuerung 4 und die Innensteuerung 5 auch die Systemsteuerzeiten für die Kompressoren und dergleichen, was möglicherweise zu einer Verschlechterung der Kühlleistung führt. Daher liefert das Zeitverzögerungs-Ausgleichsteil 33 unter Berücksichtigung der Netzwerk- Zeitverzögerung an die Steuerung 34 einen Kompensationswert, der zum Steuern des Systems mit einem genauen Zeitablauf erforderlich ist, so daß die Steuerung 34 eine ordnungsgemäße Steuerung der Außensteuerung 4 und der Innensteuerung 5 unter Verwendung des Kompensationswertes durchführt, um einen normalen Betrieb der Klimaanlage zu gewährleisten.

Zudem betreibt die Hauptsteuerung 30 die Klimaanlage in einem Sicherheitsmodus (S44), wenn als Ergebnis der Ermittlung (S42), ob die Netzwerk-Verzögerungszeit die vorgegebene Zeitdauer überschreitet, feststeht, daß der reguläre Klimaanlagenbetrieb nicht einmal dann erreicht werden kann, wenn ein Vorgang zur Kompensation der Zeitverzögerung durchgeführt wird. Wenn z. B. ein Betriebsbefehl des Benutzers an die Hauptsteuerung 30 mit einer Verzögerung weitergeleitet wird, die aufgrund der Netzwerk-Zeitverzögerung die vorgegebene Zeitdauer überschreitet, betreibt die Steuerung die Klimaanlage im Sicherheitsmodus unter größtmöglicher Berücksichtigung der Betriebssicherheit der Klimaanlage, da dann die Ausführung des verzögerten Befehls des Benutzers zu einer Störung der Klimaanlage führen könnte, wenn die Klimaanlage überhitzt wäre.

Weiter ist die Klimaanlage für mehrere Räume aufgrund eines über ein Netzwerk angeschlossenen Servers 40 in einem effizienten und optimalen Klimaanlagenzustand betreibbar. Dabei ist der Server 40 an das Internet angeschlossen und sammelt verschiedene Informationen für die Klimaanlage, wie z. B. Wetterdaten, so daß die Hauptsteuerung 30 eine geeignete Steuerung der Außeneinheit 4 und der Inneneinheit 5 aufgrund der Informationen für die Klimaanlage und des Betriebsbefehls des Benutzers durchführen kann, um eine automatische Klimatisierung zu erreichen.

Claims (3)

1. Klimaanlage für mehrere Räume eines mit einem Netzwerk versehenen Gebäudes, die folgendes umfaßt:
eine Außeneinheit,
eine Außensteuerung zum Steuern des Betriebs der Außeneinheit,
mehr als eine Inneneinheit,
eine Innensteuerung zum Steuern des Betriebs der Inneneinheiten, und
eine Hauptsteuerung, die durch das Netzwerk an die Außensteuerung und an die Innensteuerung angeschlossen ist, um Informationen über die Betriebszustände und Betriebsbedingungen der Außeneinheit sowie der Inneneinheiten zu erhalten und die Außensteuerung wie auch die Innensteuerung gemäß den Informationen nach einem vorgegebenen Systemalgorithmus zu steuern, wobei die Hauptsteuerung folgendes aufweist:
eine Schnittstelle zum Datenaustausch durch das Netzwerk,
einen Zeitverzögerungssensor zum Erfassen einer Zeitverzögerung im Netzwerk,
ein Zeitverzögerungs-Ausgleichsteil zum Ausgleichen der mittels des Zeitverzögerungssensors erfaßten Zeitverzögerung, und
eine Steuerung zum Steuern des Klimaanlagenbetriebs gemäß den über die Schnittstelle empfangenen Daten und einem Ausgangssignal des Zeitverzögerungs-Ausgleichsteils.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, bei der die Hauptsteuerung die Klimaanlage so steuert, daß eine Verzögerung im Betrieb der Klimaanlage im gleichen Maße wie die Zeitverzögerung kompensiert wird, wenn die Zeitverzögerung im Netzwerk innerhalb eines vorgegebenen Zeitrahmens liegt, und daß die Klimaanlage in einem Sicherheitsmodus betrieben wird, wenn die Zeitverzögerung im Netzwerk außerhalb des vorgegebenen Zeitrahmens ist, um Betriebsstörungen der Klimaanlage zu vermeiden.

3. Klimaanlage nach Anspruch 1, mit einem Server zum Sammeln von Informationen aus dem Internet, die den Betrieb der Klimaanlage betreffen, und zum Weiterleiten an die Hauptsteuerung durch das Netzwerk.