Zusammenfassung: Dieser Artikel stellt kurz das automatische Klimaregelungssystem in intelligenten Gebäuden vor und beschreibt die Anwendung von VAV-TRAV-Klimaanlagen, die in den letzten Jahren entwickelt wurden. Schlüsselwörter: Intelligentes Gebäude, VAV-Klimaanlage (Variable Air Volume), Raumklimaregelung. I. Einleitung: Automatische Klimaregelungssysteme sind eine wichtige Komponente integrierter Systeme in intelligenten Gebäuden. Klimasteuerungsgeräte sind entscheidende automatische Steuerungseinrichtungen in intelligenten Gebäuden. Klimaanlagen selbst sind Hauptenergieverbraucher in Gebäuden, und der Einsatz zahlreicher elektronischer Geräte in intelligenten Gebäuden führt zu einem deutlich höheren Klimatisierungsbedarf als in herkömmlichen Gebäuden. VAV-Klimaanlagen (Variable Air Volume) halten die Raumtemperatur konstant, indem sie das Luftvolumen an die unterschiedlichen Raumlasten anpassen. VAV-Systeme bieten herausragende Vorteile: hohes Energiesparpotenzial, flexible Steuerung und Vermeidung von Problemen wie dem Erreichen der Decke durch Kaltwasser und Kondenswasser. In den letzten Jahren, insbesondere durch die Entwicklung der Computerindustrie, haben VAV-Klimaanlagen intelligente Funktionen erhalten. Dadurch hat sich ihr Anwendungsbereich kontinuierlich erweitert, und sie werden in zahlreichen Projekten im In- und Ausland, insbesondere in den USA, Japan und Hongkong, eingesetzt. II. Einführung in die automatischen Steuerungsfunktionen von Klimaanlagen Die automatische Steuerung intelligenter Gebäudeklimaanlagen umfasst im Wesentlichen die Steuerung von Klimaanlagen, Frischluftanlagen und VAV-Systemen (Variable Air Volume) innerhalb des Gebäudes. Unter der Überwachung und Steuerung des Gebäudeautomationssystems wird sichergestellt, dass Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Gebäude die gewünschten Zielwerte erreichen. Gleichzeitig wird der normale Betrieb des Systems und der Anlagen mit minimalem Energie- und Stromverbrauch gewährleistet, um die Betriebskosten zu senken und den wirtschaftlichen Nutzen zu maximieren. 2.1 Steuerung der Klimaanlage Das Klimaanlagensystem umfasst Hardwarekomponenten wie Frisch-/Abluftventilantriebe, Temperatur-/Feuchtigkeitssensoren in den Luftkanälen, Filterdifferenzdruck-Alarmschalter, Frostschutz-Alarmschalter, Konstantdrehzahlventilatoren, elektrische Regelventile, Stromverteilungseinrichtungen und die Steuerung der Klimaanlage selbst. Das System besteht aus drei Teilen: Frischluft, Abluft und Zuluft: (1) Gerätestart/-stopp: Das Gerät kann zeitgesteuert oder manuell gestartet/gestoppt werden. (2) Lüftersteuerung: Der Lüfter startet/stoppt automatisch mit dem Gerät oder kann manuell am Gerät gestartet/gestoppt werden. Laufzeit und Anzahl der Starts/Stopps werden protokolliert, und es gibt eine Lüfterstörungsalarm-Ausgangsvariable. (3) Temperaturregelung: Im Sommer wird kalte, im Winter warme und in der Übergangszeit frische Luft zugeführt, um Energie zu sparen. Entsprechend der Abweichung der Ablufttemperatur vom Sollwert wird das elektrische Wasserventil so gesteuert, dass die Kalt-/Warmwasserventilöffnung im Sollbereich bleibt. Die Kalt-/Warmwasserventilöffnung kann manuell am Gerät (0–100 %) gesteuert werden. (4) Feuchtigkeitsregelung: Die Feuchtigkeitsregelung erfolgt nur im Winterbetrieb. Wenn die Rückluftfeuchtigkeit unter den unteren Grenzwert sinkt, öffnet sich das Befeuchterventil, um die Luftfeuchtigkeit zu erhöhen. Steigt die Rückluftfeuchtigkeit auf den oberen Grenzwert, schaltet sich das Befeuchterventil ab. Das Befeuchterventil kann am Gerät zwangsweise und manuell ein- und ausgeschaltet werden. (5) Frischluft-/Rückluftventilsteuerung: Im Winter/Sommer ist das Frischluftventil minimal und das Rückluftventil maximal geöffnet. In der Übergangszeit wird die Öffnung der Frischluft-/Rückluftventile zur Temperaturregulierung angepasst. Die Frischluft-/Rückluftventile können am Gerät zwangsweise und manuell (0–100 %) geöffnet werden. (6) Verriegelungssteuerung: Frostschutzschalter sowie Verriegelung für Lüfter, Wasserventil und Frischluft-/Rückluftventil. (7) Alarme: Filterverstopfungsalarm, Lüfterausfallalarm und Frostschutzschalteralarm. 2.2 Steuerung der Frischluftanlage Das Frischluftsystem besteht im Wesentlichen aus einem Frischluftventil-Ansteuerventil, einem Temperatur-/Feuchtigkeitssensor im Luftkanal, einem Differenzdruck-Alarmschalter für das Filtersieb, einem Frostschutz-Alarmschalter, einem elektrischen Regelventil, einem Konstantdrehzahlventilator, einer Stromverteilungseinheit, der Steuerung der Frischluftanlage und weiterer Hardware. Das System umfasst Frischluft und Zuluft: (1) Starten/Stoppen der Anlage: Die Anlage kann zu voreingestellten Zeiten gestartet/gestoppt werden. (2) Ventilatorsteuerung: Der Ventilator startet/stoppt automatisch mit der Anlage und kann auch manuell am Gerät gestartet/gestoppt werden. Die Laufzeit und die Anzahl der Starts/Stopps werden protokolliert, und es gibt eine Variable für einen Ventilatorfehleralarm. (3) Temperaturregelung: Im Sommer wird kalte Luft, im Winter warme Luft und in der Übergangszeit Frischluft zugeführt, um Energie zu sparen. Entsprechend der Abweichung der Zulufttemperatur vom Sollwert wird das elektrische Wasserventil gesteuert, um die Öffnung des Kalt-/Warmwasserventils so anzupassen, dass die Zulufttemperatur im eingestellten Bereich bleibt. Zwangsöffnung des Kalt-/Warmwasserventils und manuelle Öffnungssteuerung am Gerät (0–100 %); (4) Feuchtigkeitsregelung: Die Feuchtigkeitsregelung erfolgt nur im Winterbetrieb. Sinkt die Rückluftfeuchtigkeit unter den unteren Grenzwert, öffnet sich das Befeuchterventil, um die Luftfeuchtigkeit zu erhöhen. Steigt die Rückluftfeuchtigkeit auf den oberen Grenzwert, schaltet sich das Befeuchterventil ab. Das Befeuchterventil kann am Gerät zwangsweise und manuell ein- und ausgeschaltet werden. (5) Frischluftventilsteuerung: Im Betrieb ist das Frischluftventil vollständig geöffnet. Es kann am Gerät zwangsweise und manuell geöffnet und geschlossen werden. (6) Verriegelungssteuerung: Verriegelungssteuerung des Frostschutzschalters sowie des Lüfters, des Wasserventils und des Frischluftventils. (7) Alarme: Filterverstopfungsalarm, Lüfterstörungsalarm und Frostschutzschalteralarm. 2.3 Steuerungsfunktionen für VAV-Endgeräte (1) Lüftersteuerung: Der Lüfter wird über einen manuellen Schalter gestartet/gestoppt. Der Lüfterstatus wird über einen Netzwerkausgang ausgegeben. (2) Temperaturregelung: Der Öffnungswert des Luftventils wird entsprechend der gemessenen Raumtemperatur angepasst, um diese konstant zu halten. (3) Feuchtigkeitsregelung: Das Wasserventil wird entsprechend der gemessenen Luftfeuchtigkeit im Innenraum gesteuert, um diese konstant zu halten. III. VAV-TRAV-Klimaanlage Funktionsprinzip der VAV-Klimaanlage: Die VAV-Klimaanlage (Variable Air Volume) hält die Raumtemperatur konstant, indem sie die Luftzufuhrmenge an die jeweilige Raumlast anpasst. Entscheidend ist die Umsetzung des VAV-Prinzips in den Endgeräten, insbesondere in den Endgeräten und der automatischen Steuerung des gesamten VAV-Systems. In den letzten zwanzig Jahren haben sich nicht nur die VAV-Endgeräte, sondern auch die zugehörigen Steuerungssysteme und sogar die verschiedenen Arten von VAV-Klimaanlagen stark weiterentwickelt. Kontinuierlich sind neue Produkte und Technologien auf den Markt gekommen. Aufgrund der rasanten Entwicklung der VAV-Technologie, insbesondere der zugehörigen DDC- und Netzwerktechnologien, haben amerikanische Wissenschaftler das neue TRAV-Konzept (Terminal Regulated Air) vorgeschlagen. TRAV-Systeme (Variable Air Volume) sind, wie VAV-Systeme (Variable Air Volume), eine Art von Systemen mit variablem Luftvolumenstrom, die durch Anpassung des Luftstroms ein angenehmes Raumklima schaffen. Im Gegensatz zu VAV-Systemen nutzen TRAV-Systeme jedoch keine statische Druckregelung; stattdessen wird der Zuluftventilator direkt vom Endgerät gesteuert. TRAV-Systeme verwenden eine fortschrittliche Steuerungssoftware, um den Zuluftventilator basierend auf dem Echtzeit-Luftstrombedarf des Endgeräts zu regeln. In herkömmlichen VAV-Systemen schließt die Drosselklappe am Endgerät, um den Luftstrom zu drosseln und den statischen Druck im Kanal konstant zu halten, wenn die Last und der Volumenstrom sinken. In TRAV-Systemen bleibt die Drosselklappe unter denselben Bedingungen geöffnet, und der statische Druck im Kanal sinkt. Daher benötigt ein TRAV-System bei gleichem Volumenstrom deutlich weniger Ventilatorleistung. TRAV basiert auf Konzepten wie „integrierter Regelung“ und „dynamischer Regelung“: (1) „Dynamische Regelung“ bezeichnet eine prädiktive Regelung, die sich im Zeitverlauf anpasst. Bezüglich des thermischen Zustands des Raumes ist kein konstanter Wärmeausgleich erforderlich, um den Zustand auf einem bestimmten Wert zu halten. Stattdessen werden die Wechselwirkungen verschiedener thermischer Faktoren umfassend berücksichtigt, um den Raum in einem bestimmten Komfortbereich zu halten. (2) „Integrierte Regelung“ bedeutet, dass die Berechnung und Regelung des Sollwerts auf der Reglerebene und darüber erfolgen. Der Regler dient lediglich dazu, den aktuellen Sollwert zu halten. Bei einer Hochleistungsregelung werden Regler-Resets und Kaskadenregler nicht verwendet. Ziel ist es, verschiedene Faktoren des HLK-Systems zentral und einheitlich zu berücksichtigen, die durch den unabhängigen Betrieb einzelner Module im herkömmlichen Verfahren entstehenden Konflikte zu vermeiden und die Nutzung der freien Kältequelle (Wärmequelle) sowie der Wärmespeicher- und -abgabeeffekte des Gebäudes zu maximieren. Daher macht die integrierte Regelung das System stabiler, komfortabler und energieeffizienter. IV. Zusammenfassung: Intelligente Gebäude sind das Ergebnis der Integration von Informations- und Gebäudetechnik. Kurz gesagt, handelt es sich um intelligente, integrierte Systeme mit automatisierter Kommunikation, Gebäudetechnik und Büroautomation, die alle auf das Gebäude ausgerichtet sind. Sie bieten den Nutzern ein komfortables, sicheres, effizientes und bequemes Umfeld. Klimaanlagen-Steuerungssysteme sind eine entscheidende Komponente intelligenter Gebäude. In den letzten Jahren hat die Entwicklung der Steuerungstechnik, insbesondere der Mikroelektronik und Computertechnik, zur Intelligenzisierung von Klimaanlagen geführt und deren Funktionalität deutlich erweitert. Dies bietet eine zuverlässige Grundlage für die Entwicklung und praktische Anwendung der VAV-Klimatechnik (Variable Air Volume) und ermöglicht so die Bereitstellung komfortabler und energieeffizienter Systeme für intelligente Gebäude. Literatur: 1. Lu Weiliang, Einführung in intelligente Gebäude. Peking: China Architecture & Building Press, 1996; 2. Shi Jiannuo, Steuerung und Betrieb von VAV-Klimaanlagen in intelligenten Gebäuden, „Information and Control“, 1998.2; 3. Chefredakteur des Zehnten Designforschungsinstituts des Ministeriums für Elektronikindustrie, „Handbuch für die Klimaanlagenplanung“ (Zweite Auflage), China Building Industry Press, 1995.