DE102007006418B3 - Aeration and ventilation procedure, especially for laboratory or clean room, involves regulating air volume flow in air duct - Google Patents

Aeration and ventilation procedure, especially for laboratory or clean room, involves regulating air volume flow in air duct Download PDF

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Abstract

A room aeration and ventilation method involves supplying air into the room or extracting air out of the room, via an air duct (1), in which regulation of the air volumetric flow takes place in the air duct (1). The air pressure in the room is regulated, and specifically the air pressure in the room is held constant. An independent claim is included for a device for aerating or ventilating a room.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Be- oder Entlüften eines relativ luftdichten Raumes, wie beispielsweise eines Labors oder Reinraumes, sowie ein Vorrichtung hierfür.The The invention relates to a method for loading or venting a relatively airtight space, such as a laboratory or Clean room, as well as a device for this.

Stand der TechnikState of the art

Räume, gleichwohl ob es sich um private, geschäftliche oder beruflich bzw. industriell genutzte Räume handelt, werden heute in vielen Fällen klimatisiert. Hierzu sind den einzelnen Räumen Klimaanlagen zugeordnet, die sich entweder in den Räumen selbst befinden oder in einem separaten Raum, wobei in letzterem Fall die klimatisierte Luft über einen Luftkanal dem eigentlichen zu klimatisierenden Raum zugeführt wird. Diese Luft tritt dann in den Raum durch ein Luftauslass ein, wobei hier beispielsweise eine bestimmte Richtung oder ein Drall mitgegeben werden kann.Rooms, however whether it is private, business or occupationally or industrially used spaces are today in many cases air-conditioned. For this purpose, the individual rooms air conditioning systems are assigned, either in the rooms yourself or in a separate room, taking in the latter Fall over the conditioned air an air duct is supplied to the actual room to be air conditioned. This air then enters the room through an air outlet, wherein Here, for example, given a certain direction or a twist can be.

Eine Regelung der Luft erfolgt unter anderem auch in dem Luftkanal selbst durch eine entsprechende Einrichtung. Bei dieser Einrichtung handelt es sich meist um eine Drosselklappe, durch welche der freie Querschnitt des Luftkanals verändert werden kann, je nachdem, ob eine Zuführung oder Abführung von mehr oder weniger Luft in bzw. aus einem Raum erfolgen soll. Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 400 401 A1 oder der DE 40 07 176 A1 bekannt.A regulation of the air takes place, inter alia, in the air duct itself by a corresponding device. In this device, it is usually a throttle valve, through which the free cross section of the air duct can be changed, depending on whether a supply or discharge of more or less air in or out of a room should take place. Such a device is for example from the EP 0 400 401 A1 or the DE 40 07 176 A1 known.

Die Regelung der Drosselklappen geschieht in der Regel anhand von der Ermittlung eines Wirkdruckes vor der Drosselklappe, was beispielsweise durch ein entsprechendes Messkreuz geschehen kann, wie dies in der DE 33 36 911 A1 beschrieben ist. Ein schneller Regelalgorhythmus vergleicht den Sollwert mit dem gemessenen Istwert eines statischen Differenz-Drucktransmitters und regelt, unabhängig gegenüber Druckschwankungen im Luftkanal, schnell, präzise und stabil aus.The regulation of the throttle usually takes place on the basis of the determination of an effective pressure in front of the throttle valve, which can be done for example by a corresponding measuring cross, as shown in the DE 33 36 911 A1 is described. A fast control algorithm compares the setpoint with the measured actual value of a static differential pressure transmitter and regulates quickly, precisely and stably, regardless of pressure fluctuations in the air duct.

Gemäss der EP 0 290 702 B1 wird eine Klimaanlage beschrieben, welche mit einem Reinraum-Modul verbunden ist und zwei Luftkreisläufe definiert. Der erste Luftkreislauf dient der Führung von umlaufender Luft, nachdem diese den Raum durchlaufen hat. Über den zweiten Luftkreislauf wird dieser Luft Umgebungsfrischluft zugeführt, wobei über eine Regeleinrichtung die Zufuhr von Frischluft entsprechend einem Luftdruck in dem zu klimatisierenden Raum geregelt wird.According to the EP 0 290 702 B1 an air conditioner is described, which is connected to a clean room module and defines two air circuits. The first air circuit is used to guide circulating air after it has passed through the room. About the second air circulation of fresh ambient air is supplied to this air, wherein via a control device, the supply of fresh air is regulated according to an air pressure in the space to be air-conditioned.

Aufgabetask

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Zu- bzw. Abführung von Luft zu einem Raum, insbesondere zu Laboren oder Reinräumen dahingehend zu verbessern, dass ein konstanter Luftdruck in solchen Räumen gewährleistet werden kann.task The present invention is the supply and discharge of Air to a room, in particular to laboratories or clean rooms to improve that ensures a constant air pressure in such spaces can be.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale gemäss Patentanspruch 1.to solution lead the task the features according to Claim 1.

Beispielsweise in Reinräumen oder Laborräumen soll ein konstanter Über- oder Unterdruck gegenüber benachbarten Räumen, wie beispielsweise einem Flur oder einer Schleuse eingehalten werden. Hierdurch kann ein Eindringen oder Ausdringen von schadstoffhaltiger oder ungereinigter Luft mit zu hohen Staubanteil vermieden werden. Gemäss der vorliegenden Erfindung geschieht dies in unmittelbarem Zusammenhang mit der Regelung des Luftvolumenstroms in dem Luftkanal. Es handelt sich somit um eine kombinierte Volumenstrom-/Raumdruckregelung, welche zur konstanten Druckhaltung relativ dichter Räume eingesetzt werden kann.For example in cleanrooms or laboratories should a constant over- or negative pressure neighboring rooms, such as a corridor or a lock be respected. This can be a penetration or discharge of pollutant or uncleaned air with excessive dust content can be avoided. According to This is directly related to the present invention with the regulation of the air volume flow in the air duct. It deals thus a combined volume flow / room pressure control, which used for constant pressure maintaining relatively dense spaces can be.

Vorrichtungsgemäss bedeutet dies, dass der Einrichtung zur Regelung des Luftvolumenstromes eine Bypass-Leitung zugeordnet ist, in der sich eine Einrichtung zur Regelung des Raumdruckes befindet. Beide Einrichtungen sollen aber bevorzugt durch denselben Regler gesteuert werden. Dieser Regler kann dann selbstständig zwischen Raumdruck- und Volumenstromregelung umschalten.Device means this, that the device for controlling the air volume flow, a bypass line is assigned, in which a device for controlling the room pressure located. Both institutions should but preferred by the same Controlled controller. This controller can then independently between Switch over room pressure and volume flow control.

Die Regelung in der Bypass-Leitung und in dem Luftkanal erfolgt bevorzugt durch jeweils eine Drosselklappe, durch welche die freie Nennweite des Luftkanals bzw. der Bypass-Leitung verändert werden kann. Dabei ist die Nennweite der Bypass-Leitung in der Regel wesentlich kleiner als die Nennweite des Luftkanals.The Control in the bypass line and in the air duct is preferred by a throttle valve, through which the free nominal diameter of the air duct or the bypass line can be changed. It is the nominal size of the bypass line is usually much smaller as the nominal diameter of the air duct.

Beiden Drosselklappen ist jeweils eine schnelllaufender Stellantrieb zugeordnet, mit dem die Stellung der Drosselklappe verändert werden kann.Both throttle valves are each assigned a high-speed actuator with which the position the throttle valve can be changed.

In dem Regler sind bevorzugt zwei Sensoren integriert. Ein Sensor ermittelt den Wirkdruck vor der Drosselklappe, d. h., den Volumenstrom. Dies kann beispielsweise über das oben erwähnte Messkreuz in dem Luftkanal geschehen.In The controller preferably two sensors are integrated. A sensor determined the differential pressure upstream of the throttle, d. h., the volume flow. This can, for example, over the above mentioned Messkreuz done in the air duct.

Der andere Sensor ermittelt den Raumdruck und veranlasst den Regler zur Änderung der Drosselklappe in der Bypass-Leitung, sofern der Raumdruck erhöht oder vermindert werden soll. D. h., die Regelung des Volumenstromes im Luftkanal und die Regelung des Raumdruckes können unabhängig voneinander erfolgen, sind jedoch exakt aufeinander abgestimmt. Innerhalb eines einstellbaren Arbeitsbereiches wird dem Raum eine definierte Luftmenge (Frischluft) zugeführt. Ist diese Luftmenge erreicht, bleibt die Drosselklappe stehen und die Regelung des Raumdruckes erfolgt dann separat über die Bypass-Leitung. Reicht die Menge zur Aufrechterhaltung des gewünschten Raumdruckes nicht aus, so wird zusätzlich die Einrichtung zur Raumdruckregelung in der Bypass-Leitung angesprochen und geöffnet, damit über den Bypass zusätzliche Luft zugeführt werden kann.Of the another sensor determines the room pressure and causes the controller to change the throttle valve in the bypass line, provided the room pressure increases or should be reduced. D. h., The regulation of the flow in the Air duct and the regulation of the room pressure can be done independently but exactly matched. Within an adjustable Workspace will give the room a defined amount of air (fresh air) fed. When this amount of air is reached, the throttle stops and the regulation of the room pressure is then done separately via the Bypass line. The amount is sufficient to maintain the desired Room pressure is not sufficient, so in addition to the device for Room pressure control in the bypass line addressed and opened, so over the Bypass additional Air are supplied can.

Figurenbeschreibungfigure description

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur einen Ausschnitt aus einer schematischen Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Be- und/oder Entlüften eines Raumes.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of a preferred embodiment as well as from the drawing; this shows in her single figure a detail of a schematic representation of an inventive device for loading and / or venting a room.

Das Be- und/oder Entlüften eines nicht näher gezeigten Raumes erfolgt im Wesentlichen über einen Luftkanal 1, in dem eine Einrichtung 2 zur Regelung des Luftvolumenstromes integriert ist. Das Volumen des Luftstromes wird durch eine Drosselklappe 3 geregelt, durch die eine Nennweite d des Luftkanals 1 verändert werden kann. Sie schwenkt dabei um eine Drehachse A, was über einen entsprechenden Stellantrieb 4 erfolgt.The loading and / or venting of a space not shown in detail takes place essentially via an air duct 1 in which a facility 2 is integrated to control the air flow. The volume of airflow is through a throttle 3 regulated by the nominal diameter d of the air duct 1 can be changed. It pivots about a rotation axis A, which has a corresponding actuator 4 he follows.

Zur Regelung der Drosselklappe 3 ist der Antrieb 4 über eine nur gestrichelt angedeutete Leitung 5 mit einem Regler 6 verbunden. In diesem Regler 6 sind zwei Sensoren 7 und 8 integriert. Der Sensor 7 ermittelt den Raumdruck, indem er mit dem zu regelnden und einem geeigneten Referenzraum verschlaucht wird.For regulating the throttle valve 3 is the drive 4 via a line indicated only by dashed lines 5 with a regulator 6 connected. In this controller 6 are two sensors 7 and 8th integrated. The sensor 7 Determines the room pressure by being connected to the regulated and a suitable reference room.

Der Sensor 8 ist mit einem Messkreuz 9 verbunden, welches in dem Luftkanal 1 angeordnet ist. Ein derartiges Messkreuz 9 wird beispielsweise in der DE 33 36 911 A1 beschrieben. Mit ihm wird der Wirkdruck vor der Drosselklappe 3 ermittelt und aus diesem Wirkdruck auf die Stellung der Drosselklappe 3 geschlossen.The sensor 8th is with a measuring cross 9 connected, which in the air duct 1 is arranged. Such a measuring cross 9 For example, in the DE 33 36 911 A1 described. With him, the differential pressure in front of the throttle valve 3 determined and from this differential pressure on the position of the throttle 3 closed.

Eine Regelung des Raumdruckes erfolgt in einer separaten Einrichtung 10, welche eine Bypass-Leitung 11 um die Einrichtung 2 zur Regelung des Luftvolumenstromes aufweist. In diese Bypass-Leitung 11 ist eine weitere Drosselklappe 12 eingesetzt, der ein eigener Stellantrieb 13 zugeordnet ist. Der Stellantrieb 13 steht über die gestrichelt angedeutete Leitung 14 mit dem Regler 6 in Verbindung. Eine weitere Drosselklappe 15 in der Bypass-Leitung 11 kann von Hand geregelt werden; diese ist aber nicht zwingend notwendig.A regulation of the room pressure takes place in a separate device 10 which is a bypass line 11 around the device 2 For controlling the air flow. In this bypass line 11 is another throttle 12 used, its own actuator 13 assigned. The actuator 13 stands over the indicated by dashed line 14 with the regulator 6 in connection. Another throttle 15 in the bypass line 11 can be fixed by hand; but this is not absolutely necessary.

Während der Luftkanal 1 eine Nennweite d besitzt, weist die Bypass-Leitung 11 eine Nennwerte d1 auf, die wesentlich geringer ist als die Nennweite d des Luftkanals 1. Die Nennweite der Bypass-Leitung beträgt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 100 mm, während der Luftkanal 1 mit einer Nennweite 125/160/200/250/315/400 mm hergestellt werden kann.While the air duct 1 has a nominal diameter d, indicates the bypass line 11 a nominal value d 1 , which is substantially smaller than the nominal diameter d of the air duct 1 , The nominal diameter of the bypass line is in a preferred embodiment 100 mm, while the air duct 1 can be produced with a nominal width of 125/160/200/250/315/400 mm.

Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Beispielsweise in einem Labor soll zur Vermeidung von eindringendem Staub od. dgl. ein Überdruck aufrechterhalten werden. Dieser Überdruck soll beispielsweise 10 Pascal betragen. Der Sensor 7 misst diesen Überdruck und der Sensor 8 misst den Wirkdruck vor der Drosselklappe 3.The operation of the present invention is as follows:
For example, in a laboratory od to prevent ingress of dust. Like. An overpressure to be maintained. This pressure should be, for example, 10 pascals. The sensor 7 measures this overpressure and the sensor 8th measures the effective pressure in front of the throttle valve 3 ,

Ist die Drosselklappe 3 geschlossen, da keine Belüftung des Labors gewünscht wird, erfolgt die Regelung des Raumdruckes ausschliesslich durch die Veränderung der Stellung der Drosselklappe 12 in der Bypass-Leitung 11. Unterschreitet der Raumdruck den vorgegebenen Wert von 10 Pascal, wird die Drosselklappe 12 geöffnet bis der gewünschte Überdruck wieder eingestellt ist.Is the throttle 3 closed, since no ventilation of the laboratory is desired, the control of the room pressure is done exclusively by changing the position of the throttle 12 in the bypass line 11 , If the room pressure falls below the preset value of 10 Pascal, the throttle valve will be activated 12 opened until the desired overpressure is set again.

Wird eine Belüftung des Labors gewünscht, erfolgt ein Öffnen der Drosselklappe 3 über den Regler 6. Da jetzt Luft über den Luftkanal 1 dem Raum zugeführt wird, kann die Drosselklappe 12 in der Bypass-Leitung 11 entsprechend gedreht werden, sodass sich der freie Querschnitt der Bypass-Leitung 11 vermindert. Dies kann bis zu einem Schliessen der Bypass-Leitung führen, sodass dann die Aufrechterhaltung des Überdruck in dem Raum allein durch die Drosselklappe 3 bewirkt wird. In den jeweiligen Zwischenstellungen werden Drosselklappe 3 in dem Luftkanal 1 und Drosselklappe 12 in der Bypass-Leitung 11 über den Regler 6 aufeinander abgestimmt, sodass in dem Labor immer einer Druck von 10 Pascal herrscht. Hierbei kann der Regler 6 selbstständig zwischen der Raumdruck- und Volumenstromregelung umschalten. Bezugszeichenliste 1 Luftkanal 2 Einrichtung z. R. d. Luftvolumenstromes 3 Drosselklappe 4 Stellantrieb 5 Leitung 6 Regler 7 Sensor 8 Sensor 9 Messkreuz 10 Einrichtung z. R. d. Raumdruckes 11 Bypass-Leitung 12 Drosselklappe 13 Stellantrieb 14 Leitung 15 Drosselklappe A Drehachse d Nennwert If a ventilation of the laboratory is desired, the throttle valve is opened 3 over the regulator 6 , Because now air over the air duct 1 fed to the room, the throttle can 12 in the bypass line 11 be rotated accordingly, so that the free cross section of the bypass line 11 reduced. This can lead to a closure of the bypass line, so then maintaining the overpressure in the room solely by the throttle 3 is effected. In the respective intermediate positions are throttle 3 in the air duct 1 and throttle 12 in the bypass line 11 over the regulator 6 coordinated so that in the laboratory there is always a pressure of 10 Pascal. Here, the controller 6 independently switch between the room pressure and volume flow control. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 air duct 2 Device z. R. d. Air volume flow 3 throttle 4 actuator 5 management 6 regulator 7 sensor 8th sensor 9 crosshairs 10 Device z. R. d. chamber pressure 11 Bypass line 12 throttle 13 actuator 14 management 15 throttle A axis of rotation d par value

Claims (8)

Verfahren zum Be- oder Entlüften eines relativ luftdichten Raumes, wie beispielsweise eines Labors oder Reinraumes, in oder aus den/m Luft über einen Luftkanal (1) ein- bzw. ausgebracht wird, wobei ein Luftdruck in dem Raum konstant gehalten wird und eine Regelung des Luftdrucks in dem Raum in einem Bypass (11) durchgeführt wird und eine Regelung des Luftvolumenstromes in dem Luftkanal (1) stattfindet, wobei hierzu ein Druck des Volumenstromes in dem Luftkanal (1) und der Luftdruck in dem Raum/Raumdruck ermittelt und geregelt werden.Method for aerating or venting a relatively airtight room, such as a laboratory or clean room, into or out of the air via an air duct ( 1 ), wherein an air pressure in the room is kept constant and a regulation of the air pressure in the room in a bypass ( 11 ) and a regulation of the air volume flow in the air duct ( 1 ) takes place, in which case a pressure of the volume flow in the air duct ( 1 ) and the air pressure in the room / room pressure are determined and regulated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung und Regelung des Volumenstromes und des Raumdruckes in einem Regler (6) erfolgt, wobei der Regler (6) zwischen Raumdruck- und Volumenstromregelung umschaltet.A method according to claim 1, characterized in that the determination and control of the volume flow and the room pressure in a controller ( 6 ), whereby the controller ( 6 ) switches between room pressure and volume flow control. Vorrichtung zum Be- oder Entlüften eines relativ luftdichten Raumes, wie beispielsweise eines Labors oder Reinraumes, in oder aus den/m Luft über einen Luftkanal (1) ein- bzw. ausgebracht wird, wobei ein Luftdruck in dem Raum konstant ist und eine Einrichtung (10) zur Regelung des Druckes in dem Raum vorgesehen ist, welche in einer Bypass-Leitung (11) zu einer Einrichtung (2) zur Regelung des Luftvolumenstromes angeordnet ist, welche in dem Luftkanal (1) angeordnet ist.Apparatus for venting a relatively airtight room, such as a laboratory or clean room, into or out of the air via an air duct ( 1 ), wherein an air pressure in the room is constant and a device ( 10 ) is provided for regulating the pressure in the space, which in a bypass line ( 11 ) to a body ( 2 ) is arranged for controlling the air volume flow, which in the air duct ( 1 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Bypass-Leitung (11) eine Drosselklappe (12) eingesetzt ist.Apparatus according to claim 3, characterized in that in the bypass line ( 11 ) a throttle valve ( 12 ) is used. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselklappe (12) ein schnelllaufender Stellantrieb (13) zugeordnet ist.Device according to claim 4, characterized in that the throttle valve ( 12 ) a high-speed actuator ( 13 ) assigned. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nennweite (d1) der Bypass-Leitung (11) geringer ist als eine Nennweite (d) des Luftkanals (1).Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that a nominal diameter (d 1 ) of the bypass line ( 11 ) is less than a nominal diameter (d) of the air channel ( 1 ). Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (2) zur Regelung des Luftvolumenstromes in dem Luftkanal (1) eine Drosselklappe (3) und einen Regler (6) aufweist.Device according to at least one of claims 3 to 6, characterized in that the device ( 2 ) for controlling the air volume flow in the air duct ( 1 ) a throttle valve ( 3 ) and a controller ( 6 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regler (6) zwei Sensoren (7, 8) zugeordnet sind, wobei der eine Sensor (7) einen Raumdruck und der andere Sensor (8) einen Wirkdruck in dem Luftkanal (1) ermittelt.Device according to claim 7, characterized in that the regulator ( 6 ) two sensors ( 7 . 8th ), wherein the one sensor ( 7 ) one room pressure and the other sensor ( 8th ) an effective pressure in the air duct ( 1 ).
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WO2016058688A1 (en) * 2014-10-15 2016-04-21 Stefan Plüth Device for controlling a supply air flow and an exhaust air flow in a building, and method for controlling the two air flows

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