Fancoil-Anwendung für Dienstleistungsgebäude

Allgemeine Informationen über die Anlage

Das betreffende Gebäude wird als Bürogebäude genutzt und die Räume werden mit Fan-Coil-Einheiten klimatisiert. Aufgrund der besonderen geografischen Lage gibt es in der Zwischensaison einen deutlichen Temperaturunterschied zwischen den frühen Morgen- und Mittagsstunden, was den wärmetechnischen Planer veranlasste, dem Kunden ein 4-rohriges hydraulisches Verteilersystem vorzuschlagen, das in der Lage ist, die Austauschbatterien der Fan-Coil-Anschlüsse seiner Wahl mit erwärmtem oder kaltem Wasser zu versorgen. Diese Wahl ermöglicht es auch, bei Bedarf die Umgebung mit verschiedenen Belastungen unterschiedlich zu bedienen.

Temperaturregelfunktion

Die Gebäudeautomation erfolgt über das KNX-System und beinhaltet zahlreiche Funktionen, darunter die Temperaturregelung. Zu diesem Zweck werden zwei ekinex-Geräte eingesetzt:

• KNX EK-EQ2-TP Thermostate mit Temperaturregelfunktion für Einzelraum oder Zone;
• KNX EK-HC1-TP mit Befehlsstellgliedfunktion für Fan Coil Einheiten implementiert. Diese Geräte sind in der Lage, die Lüftereinheit und die elektrothermischen Antriebe an den Ventilen der Warm- und Kaltwasserzufuhr zu steuern.

Fan Coil-Anschlüsse

Um einen möglichst leisen Betrieb zu gewährleisten und den Stromverbrauch deutlich zu reduzieren, wurden Fan-Coil-Geräte mit bürstenlosem Elektromotor mit elektronischer Kommutierung (BLDC - Brushless DC Electric Motor) gewählt, die von einer direkt am Gerät angebrachten Umrichterplatine gesteuert werden. Mit dieser technischen Lösung kann der Luftvolumenstrom über ein 0-10 V Steuersignal des ekinex Fan-Coil-Aktors EK-HC1-TP kontinuierlich verändert werden. Dadurch wird die Optimierung der Reaktion der Klimaanlage auf die Veränderung der thermischen Lasten durch exogene Ursachen (z.B. Außentemperatur oder Sonneneinstrahlung) und endogene (z.B. Anwesenheit von mehr Personen oder Wärmeableitung aus elektrischen Geräten) gewährleistet und die Heiz- oder Kühlleistung kontinuierlich angepasst.

Klimatisierung für jede Zone oder Umgebung

Nach der vom Architekten des Gebäudes gewählten Raumaufteilung ist jeder Raum oder jede Zone mit einem ekinex-Raumthermostat EK-EQ2-TP ausgestattet, der als Temperaturregler dient. Die Sollwertvorgabe erfolgt zentral von einem an KNX angeschlossenen Überwachungssystem; es ist möglich, den Sollwert lokal im Bereich -3 .... +3 K zu variieren, um die Anpassung an die individuelle Wahrnehmung der Personen zu ermöglichen. Der Sollwert und die vom Thermostat gemessene Isttemperatur werden zyklisch auf den Bus gesendet, um die Überwachungsseite zu speisen. Die Raumlufttemperatur wird über den PI-Regler (proportional-integral) des Raumthermostaten geregelt. Der Regler verfügt über zwei PWM-Ausgänge (Pulsweitenmodulation) für Heizen und Kühlen, die durch eine neutrale Zone voneinander getrennt sind, die über die Fan-Coil-Stellgliedsteuerung bzw. das Ventil des Heißkreises (V1) und des Kaltkreises (V2) der Fan-Coil-Einheit gesteuert werden.

Die Grafik stellt die Verbindung zwischen dem Wert der vom Raumthermostat empfangenen Regelgröße und dem vom Aktor an die Inverterplatine des bürstenlosen Motors gesendeten Steuersignal dar.

Die 4-Rohr-Systemkonfiguration stellt ständig beide Flüssigkeiten (erwärmt und gekühlt) in jedem Raum zur Verfügung; die Umschaltung zwischen Heiz- und Kühlbetrieb erfolgt automatisch nach Benutzeranforderungen und internen Bedingungen. So ist das System beispielsweise im technischen Büro mit West-Exposition am frühen Morgen in der Heizung aktiv und schaltet automatisch auf Kühlung um, wenn sich die zentralen Stunden des Tages nähern.

Maximaler Komfort

Um zu vermeiden, dass Luft mit einer Temperatur abgegeben wird, die sowohl beim Heizen als auch beim Kühlen unangenehm ist, startet das Fan-Coil-Stellglied die Ventilatoreinheit erst, wenn das Fluid in der Wärmetauscherspule einen angemessenen Temperaturwert erreicht hat. Diese Funktion ist besonders nützlich bei der Erstinbetriebnahme oder nach langen Pausen der Inaktivität und wird über die Steuerung mit einem Temperatursensor (T1) ausgeführt, der an der Wärmetauscherbatterie der Fan-Coil-Einheit installiert ist.

Energieeinsparung

Das Öffnen von Fenstern während des Betriebs des Systems bedeutet eine Energieverschwendung der Klimaanlage; aus diesem Grund werden Kontakte verwendet, um den Öffnungs-/Schließzustand zu erkennen. Beim Öffnen eines Fensters schaltet der Raumthermostat den Fan-Coil-Stellantrieb automatisch in die Betriebsart Gebäudeschutz, indem er die Ventile schließt und den Ventilator stoppt. Dieser Modus bleibt erhalten, solange sich das Fenster in der geöffneten Position befindet; beim Schließen wechselt das Stellglied automatisch in die vorherige Betriebsart. Ein Konfigurationsparameter ermöglicht die Unterscheidung zwischen einer kurzzeitigen und einer langzeitigen Öffnung; nur diese rechtfertigt den Aufruf der Energiesparfunktion.

Kondenswasserüberwachung

Im Kühlbetrieb wird das in der Kondensatwanne gesammelte Kondensatwasser durch Aktivieren der Entleerungspumpe abgeleitet. Wenn der Füllstand im Sammelbecken die Sicherheitsschwelle erreicht, sendet der Schwimmer (C2) das Signal an das Fan-Coil-Stellglied und ein spezielles Kommunikationsobjekt ändert seinen Zustand; dieses Kommunikationsobjekt wird im logischen ODER mit anderen Objekten des gleichen Typs verwendet, um einen Binärausgang zu aktivieren, der dem Start der Entleerungspumpe zustimmt.

Beleuchtungssteuerung

Aufgrund des Vorhandenseins von zwei digitalen Ausgangskanälen, die nicht für die Temperaturregelfunktion verwendet werden, wird das Gerät auch zum Ein- und Ausschalten von zwei Leuchtengruppen (K1, K2) verwendet. Diese Möglichkeit vermeidet die Notwendigkeit, einen Binaerausgang für die Beleuchtung zu installieren und ermöglicht die Optimierung der Gesamtkosten für die Automatisierung der Umgebungen. In diesem Fall wird der Befehl über die ekinex-Tasten der FF-Serie an den Bus gesendet.

Eingeplante Wartung

Die Fan-Coil-Geräte sind mit einem Filter ausgestattet, um suspendierten Staub aufzunehmen und zurückzuhalten, bevor die Luft in den Raum geleitet wird; zur Erleichterung regelmäßiger Wartungsarbeiten (Reinigung und Austausch) verfügt das Fan-Coil-Stellglied über einen speziellen Stundenzähler, der bei laufendem Ventilator seinen Wert erhöht. Wird das programmierte Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wartungsvorgängen erreicht, signalisiert das Gerät der Gebäudeüberwachung die Notwendigkeit, den Filter zentral und lokal auf dem Display des Raumthermostaten auszutauschen.