Alternative zu klassischenPID-Reglern

Dipl.-Ing. (FH) Roland Fleischmann

Produkten wird in Kühlräumen durch den Kühl- bzw. Gefrierprozess Feuchtigkeit entzogen. Gleiches gilt für die Luft in diesen Räumen. Die entzogene Feuchtigkeit schlägt sich als Kondensat am Wärmetauscher nieder.

In einigen Fällen, beispielsweise bei Fleischerzeugnissen, ist dieser Austrocknungseffekt oftmals erwünscht; eine kurzfristige Unterschreitung des Gefrierpunkts ist daher durchaus tolerabel und führt zu keinem nennenswerten Qualitätsverlust. Ganz anders die Situation bei Frischobst oder Salaten. Hier ist eine Austrocknung der Ware oder eine Unterschreitung des Gefrierpunktes aus Qualitätsgründen nicht hinnehmbar. Für solche Fälle, bei denen eine schonende Kühlung notwendig ist, hat sich eine 3-Punkt-Regelung mit zwei Leistungsstufen des Kühlaggregates bewährt.

Die erste Leistungsstufe des Kühlaggregates ist so ausgelegt, dass die Temperatur nur sehr langsam sinkt. Die Vorteile: Sowohl der Raumluft als auch dem Kühlgut wird nur in geringem Umfang Feuchtigkeit entzogen. Des Weiteren bleiben Temperaturschwankungen während des Betriebs in engeren Grenzen und die Schalthäufigkeit wird reduziert. Lediglich bei einer Überschreitung der zweiten Grenztemperatur, die beispielsweise durch zu langes Öffnen der Kühlraumtür hervorgerufen werden kann, schaltet der Regler die zweite Kühlstufe zu.

Andere Produkte, wie Pilze oder erlesene Weine, sollten in einem engen, definierten Temperaturfenster gelagert werden. Eine zu hohe Temperatur würde den Wein auf Dauer zerstören, ist die Temperatur zu niedrig kann er nicht reifen und sein Aroma nicht voll entfalten. Deshalb ist es hier nicht nur wichtig, die Kühlung ein- oder auszuschalten, sondern gegebenenfalls auch eine Heizung zu aktivieren, wenn die vorgegebene Lagertemperatur unterschritten wird.

Die Temperaturüberwachungsrelais Simirel 3RS10 von Siemens können für die oben beschriebenen Kühlaufgaben eingesetzt werden. Die Baureihe enthält analoge und digitale Geräte. Die analogen Geräte wurden speziell für einfache Anwendungen entwickelt, bei denen eine Genauigkeit von ±5% vom maximalen Messbereich ausreicht und keine Istwertanzeige benötigt wird. Mit den digitalen Geräten lassen sich auch Anwendungen realisieren, bei denen höhere Ansprüche an die Genauigkeit der Temperaturregelung gestellt werden. Diese Geräte mit eingebautem Display zur Istwertanzeige und Parametrierung stellen in vielen Fällen eine Alternative zu teueren Temperaturreglern dar. Sie arbeiten als 2- oder 3-Punkt-Regler.

Die Temperatur und die Hysterese sind bei den analogen Geräten über einen Drehknopf an der Frontseite einstellbar. Auf eine Istwertanzeige wurde bewusst verzichtet, um die Kosten für den Anwender möglichst gering zu halten. Als Ausgänge kommen Relais zum Einsatz, mit denen Meldeleuchten oder Schütze direkt angesteuert werden können. Als Grundausführungen stehen ein Einfachgerät mit einem einstellbaren Schwellenwert und ein Gerät mit zwei Grenzwerten (Warnen und Abschalten) zur Verfügung. Für Sollwertüber- und unterschreitung gibt es jeweils eine eigene Variante. Die Geräte mit einem Schwellenwert arbeiten grundsätzlich im Ruhestromprinzip und werden in den Spannungsausführungen 24 V (AC)/(DC) und 110/230 V (AC) angeboten.

Bei den Überwachungsrelais mit zwei Schwellenwerten kann der Anwender zwischen Arbeits- und Ruhestromprinzip umschalten, als Spannungsvarianten gibt es 24 V (AC)/(DC) und einen universellen Weitspannungsbereich von 24 bis 240 V (AC)/(DC), der die Lagerhaltung deutlich vereinfacht.

Die digitalen Geräte wurden speziell für einfache Regelaufgaben konzipiert, für die der Einsatz eines Temperaturreglers oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung aus Kostengründen nicht gerechtfertigt ist. Daneben ist die einfache Parametrierung der Relais ein weiterer Vorteil für den Anwender. Die Geräte arbeiten mit einer Genauigkeit von ± 3 °C, die für nahezu alle Regelaufgaben in der Klimatechnik absolut ausreichend ist. Zudem verfügen sie über eine Istwertanzeige, die der Anwender auch zur Geräteparametrierung benutzen kann. Folgende Parameter sind einstellbar: zwei Schwellenwerte, ein Hysteresewert (wirkt auf beide Schwellwerte), eine Verzögerungszeit, Arbeits- oder Ruhestromprinzip, Über-/Unterschreitung/-Fenster, Fühlertyp Ausführung 1 (PT100 / 1000 / KTY 83 / 84 und NTC), Fühlertyp Ausführung 2 (Thermoelement Typ J, K, T, E, N).

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