BG62298B1 - Метод и система за управление на топлообмена въввентилационна уредба или климатична инсталация - Google Patents

Метод и система за управление на топлообмена въввентилационна уредба или климатична инсталация Download PDF

Info

Publication number
BG62298B1
BG62298B1 BG100273A BG10027396A BG62298B1 BG 62298 B1 BG62298 B1 BG 62298B1 BG 100273 A BG100273 A BG 100273A BG 10027396 A BG10027396 A BG 10027396A BG 62298 B1 BG62298 B1 BG 62298B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
air
heat
energy
supply
fluid
Prior art date
Application number
BG100273A
Other languages
English (en)
Other versions
BG100273A (bg
Inventor
Esko T. Santavuori
Ingmar E. Rolin
Seppo J. Leskinen
Original Assignee
Abb Installaatiot Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Installaatiot Oy filed Critical Abb Installaatiot Oy
Publication of BG100273A publication Critical patent/BG100273A/bg
Publication of BG62298B1 publication Critical patent/BG62298B1/bg

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/002—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an intermediate heat-transfer fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
    • F24F11/63—Electronic processing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/81—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the air supply to heat-exchangers or bypass channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • F24F11/84—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2203/00—Devices or apparatus used for air treatment
    • F24F2203/12—Dehumidifying or humidifying belt type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56—Heat recovery units
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/909—Regeneration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)

Description

(54) МЕТОД И СИСТЕМА ЗА УПРАВЛЕНИЕ НА ТОПЛООБМЕНА ВЪВ ВЕНТИЛАЦИОННА УРЕДБА ИЛИ КЛИМАТИЧНА ИНСТАЛАЦИЯ (57) Методът и устройството са приложими във вентилационни уредби или климатични инсталации на жилищни и административни сгради. С тях по-точно се контролира температурата на подавания въздух. Топлината, съдържаща се в отработения въздух, се подава към внасяния въздух чрез топлообменна верига, основана на циркулация на флуид. Ако е необходимо, в топлообменната верига се подава допълнителна енергия за нагряване или охлаждане, за да се поддържа зададената температура на подавания въздух. За да се определят точно необходимата допълнителна енергия и максималното използване на регенерираната топлина, се предвижда измерване на температурата на флуидния поток и на допълнителната енергия.
претенции, 3 фигури (54) МЕТОД И СИСТЕМА ЗА УПРАВЛЕНИЕ НА ТОПЛООБМЕНА ВЪВ ВЕНТИЛАЦИОННА УРЕДБА ИЛИ КЛИМАТИЧНА ИНСТАЛАЦИЯ
Област на техниката
Изобретението се отнася до метод и система за управление на топлообмен и може да намери приложение при конструирането и изпълнението на вентилационни уредби или климатични инсталации, както и при реконструкцията на въведени в експлоатация такива.
Предшестващо състояние на техниката
При климатичните инсталации предаването на топлина от изходящия въздух от една сграда, т.е. от отработения въздух, към входящия въздух, подаван отвън, т.е. подаван въздух, е нещо обичайно. За регенериране на топлината са конструирани топлообменници, действащи на различни принципи. Много разпространен тип е плоският топлообменник, при който топлината се предава от отработения въздух към подавания въздух през преграда, тъй като отработеният и подаваният въздух протичат в съседни въздуховоди, отделени чрез плоски стени. Почти толкова разпространен е известният като регенеративен топлообменник, при който топлината на отработения въздух е свързана с твърд топлоносител, доведен до потока входящ въздух, при което топлоносителят отдава свързаната топлина. Най-общо този твърд топлоносител представлява въртящ се барабан, през едната половина на който преминава отработеният въздух, а през другата - подаваният въздух.
При нито един от тези топлообменници оптимизацията на действието не представлява проблем. Тяхната енергия може само да бъде управлявана с частично натоварване, т.е. когато топлинният поток, който може да бъде регенериран от отработения въздух, надвиши топлинният поток, необходим за нагряване на подавания въздух. Енергията на плоските топлообменници най-често се намалява чрез проводящата част на подавания и/или отработения въздушен поток, минаващ през топлообменника.
Възстановителна регенерация може също да се извърши чрез байпасен контрол, в повечето случаи чрез контрол на скоростта на въртене на барабана. Когато скоростта на въртене се намали, топлоотдаването намалява. Нито един от тези видове топлообменници не може да бъде управляван, когато необходимостта от топлина на подавания въздух надвиши топлинния поток, предаван от отработения въздух.
Температурният контрол върху подавания въздух се извършва чрез настройване на енергията на отделен вторичен отоплителен радиатор. От друга страна, една система с циркулиращ флуид обикновено се състои от отделни топлообменници в подавания въздушен поток и в отработения въздушен поток, както и от тръбопроводна мрежа между тях.
Обикновено в такава система топлинният носител циркулира в затворен контур чрез циркулационна помпа, като за оптимизирането на тази операция е необходимо управление. В този случай контролът на крайната температура се извършва посредством регулиране на енергията на отделен вторичен отоплителен радиатор.
Този метод за контрол е прост, а освен това значителна част от топлосъдържанието на отработения въздух може да се пренесе към подадения въздух, когато температурните промени на подадения и на отработения въздух са равни.
Като се имат предвид означенията на фиг. 1:
Tel-Te2 = АТе - ATs = Ts2 - Tsl температурният к.п.д., определен по описания по-долу начин, е подходящ в повечето случаи.
Ts2 - Tsl η= -------Tel - Te2
В действителност контролът се осъществява чрез вентил в проводящата част на флуидния поток, чиято циркулация се извършва от помпа в затворена тръбопроводна мрежа, минаващ през топлообменника за подаден въздух или топлообменника за отработен въздух.
Възможно е чрез изчислителни примери да се покаже, че максималната стойност на температурния коефициент на полезно действие всъщност се достига само в една точка на обхвата на управление. По-специално, когато фазата се променя, обикновено настъпва кондензация на водата.
Чрез това просто емпирично определяне действието може да бъде управлявано и да се предвиди правилната посока. Поради това при съставяне на логиката на управление найобщо се следва този принцип.
Описаният метод не е достатъчно ефективен по отношение управлението на топлообмена, тъй като чрез него се управлява флуидният поток, минаващ през топлообменника за подаден въздух в съответствие с температурите на подадения въздушен поток и на отработения въздушен поток, като при това липсва информация за резултата от управлението, т.е. за това, какъв е флуидният поток, минаващ през топлообменника за подаден въздух, и какъв ефект има промяната на потока върху действието на топлообменника. Възможно е параметрите на топлопредаване на топлообменника значително да се влошат при промяна на флуидния поток. Всъщност един по-добър температурен к.п.д. може да се получи с такъв поток през топлообменника, при който условието Те = Ts не е валидно.
Всъщност условието Те “ Ts изисква: а) параметрите на топлопредаване на топлообменниците за подавания и за отработения въздух да бъдат едни и същи; б) потоците на подаван и на отработен въздух да бъдат еднакви; в) параметрите за топлопредаване на топлообменника за подаван въздух да не се променят, дори когато флуидният поток, минаващ през него, се променя.
В практиката е много трудно да се удовлетвори условие а) и няма топлообменник, който да удовлетворява условие в).
Освен това трябва да се вземе предвид промяната на вискозитета на топлопренасящия флуид при изменение на температурата на външния въздух и оттам на основната температура на топлопренасящия флуид, както и други по-незначителни фактори.
Вследствие на всичко това дори регенерирането на топлина по проект да достигне планираните стойности, средният температурен к.п.д., получен през по-дълъг период, найобщо отчетливо ще се понижи, най-често с 10 % от предвиденото по проект.
Известна е климатична инсталация за стайни помещения от WO 93/10403, базирана на FI 915 511 А. В посочената публикация е представена една система за управление на топлопредаването, приложена в климатична инсталация. Управляващата система включва верига за регенериране на топлината, базирана на флуидна циркулация, при която в потоците на подаван и отработен въздух са свързани топлообменници и към тях е предвидена верига за подаване на допълнителна енергия за нагряване или охлаждане, която се подава чрез превключващ вентил към входящия въздухопровод, водещ към топлообменника за подаван въздух. Веригата за подаване на допълнителна енергия е свързана с веригата за регенериране на топлина. Във веригата за подаване на допълнителна енергия са предвидени също така и средства за управление на подаването на допълнителна енергия.
Ако горното емпирично условие ATs=ATe се приложи към подобна система, регенерирането на топлина ще бъде далече от оптималната ефективност при експлоатация, особено когато подаването на допълнителна енергия е най-голямо. Ако подаденото количество допълнителна енергия е контролирано в съответствие със зададената температура на подавания въздух, както в случаите при обикновените системи, е възможно системата да остане далече от достигането на оптималната точка на регенериране на топлина - ще има загуба на енергия, ако е изпълнено условието АТе =ATs.
Техническа същност на изобретението
Цел на настоящото изобретение е да се създаде метод и система за управление на топлообмена при климатични инсталации, които да се отличават с повишена ефективност по отношение възможностите за контрол върху температурата на подавания въздух и управление - оптимизиране с цел намаляване до минимум на допълнително подаваната енергия за нагряване или охлаждане.
Изобретението се основава на факта, че предаването на топлина е оптимално, когато количеството допълнителна енергия към обратния циркулационен контур е минимално необходимото за работните условия. Всъщност вместо оптимизиране на топлопредаването е направен опит за минимизиране на подаването на допълнителна енергия. В действителност това се извършва по такъв начин, че се измерва флуидният поток, циркулиращ в контура за топлопредаване, и температурите му преди и след двата топлообменника. След като се формират алгоритми за управление на съотношенията на тези величини чрез методи, които са известни, се установява, че обикновеният байпасен контрол на флуидния поток чрез един вентил няма да доведе до оптимален резултат или до добра точност на управлението. Чрез управление на общия флуиден поток, циркулиращ в контура за предаване на топлина, действието може съществено да се подобри. Управлението може да се осъществи чрез известни методи за безстъпково управление на скоростта на въртене на циркулационната помпа или чрез двускоростен двигател, чрез ограничаване на достъпа на потока с вентил и т.н., като байпасен контрол от нагнетателната страна на помпата към смукателната страна, или като комбинация на тези или други известни методи за управление.
Формирането на алгоритмите за управление е съществено улеснено и тяхната точност е доказана, ако към параметрите на флуидните потоци и техните температури се добавят температури на въздуха Tel, Те2, Tsl и Ts2 и допълнителният енергиен поток, т.е. ако се измерва флуидният поток и неговата входяща и изходяща температура.
Методът за управление на топлообмена във вентилационна уредба или климатична инсталация включва регенериране на топлината, съдържаща се в отработения въздух В към подавания въздух А чрез флуидна циркулация, като в случаите, когато топлопредаването е недостатъчно за достигане на зададената температура на подавания въздух, към топлообменната верига се подава допълнителна енергия за нагряване или допълнителна енергия за охлаждане, като подаването се управлява до достигане на зададената температура на подавания въздух.
Съгласно изобретението подаването на допълнителна енергия за нагряване или на допълнителна енергия за охлаждане се минимизира чрез измерване на температурата, както и на флуидните потоци на топлопренасящия флуид и на допълнителната енергия.
Методът съгласно изобретението може да се реализира с помощта на управляваща система за вентилационна уредба или климатична инсталация, включваща верига за регенериране на топлина, основана на флуидна циркулация, съдържаща топлообменници в потоците подаван и отработен въздух А, В, както и верига за подаване на допълнителна енергия за нагряване и допълнителна енергия за охлаждане, която може да се свърже с веригата за регенериране на топлина и средства за управление на подаването на допълнителна енергия.
Съгласно изобретението системата включва измервателни средства за измерване температурите на флуидните потоци на топлопренасящия флуид и на допълнителната енергия, при което измервателните средства са свързани към двете въздействащи средства за управление на подаването на допълнителна енергия за минимизирането й.
Едно предпочитано изпълнение на системата за управление включва средства за управление на общия поток на флуида, циркулиращ в топлопредавателната верига.
Управляващата система включва средства за измерване на температурата на топлопренасящия флуид от двете страни на топлообменника за подаван въздух А и на топлообменника за отработен въздух В, средства за измерване на температурата на флуида, подаващ допълнителна енергия, средства за измерване на флуидния поток, циркулиращ в топлопредавателната верига, средства за измерване на флуидния поток, минаващ байпасно на топлообменника за подаван въздух и средства за измерване на флуидния поток, подаващ допълнителна енергия.
Със системата съгласно изобретението се управлява скоростта на нагнетяване на циркулационна помпа в топлопредавателната верига.
В управляващата система е предвидена възможност за управление на подаването на допълнителна енергия по такъв начин, че температурата на подавания въздух А да се доближава до оперативния обхват, в който е ограничено количеството допълнителна енергия.
Управляващата система съгласно изобретението има възможност за ограничаване на потока подаван въздух А до оперативен обхват, в който е ограничено количеството допълнителна енергия.
Управляващата система съгласно изобретението може да действа по такъв начин, че когато климатичната инсталация е охлаждаща, изсушаването на въздуха се предотвратява или ограничава чрез настройване на въздушния поток на устройството в зависимост от разхода на енергия.
Описаните метод и система за управление на топлообмена осигуряват значително повишаване ефективността на топлообменните процеси във вентилационни уредби и климатични инсталации. С изобретението се осигурява ефективно управление на топлообмена благодарение на възможността за регулиране на енергийните потоци и техните съотношения, както и възможността за минимизиране на количеството допълнително подавана енергия.
Изобретението може да бъде осъществено и използвано със същата ефективност във всички системи за регенериране на топлина, базирани на флуидна циркулация.
Описание на чертежите
Методът и системата за управление на топлообмена във вентилационни уредби или климатични инсталации, обект на изобретението, са представени по-подробно с позоваване на придружаващите описанието чертежи, където:
фигура 1 показва схема на управляваща система на климатична инсталация, описана в нивото на техниката;
фигура 2 - едно предпочитано изпълнение на управляващата система съгласно изобретението; и фигура 3 - схема, илюстрираща промяната на фазата на въздуха.
Примерно изпълнение на изобретението
На фиг. 2 е показано едно предпочитано изпълнение на управляващата система съгласно изобретението.
Управляващата система има отделни топлообменници 1 и 2 за подаван въздух А и отработен въздух В и топлопредавателна тръбопроводна мрежа 4 между тях, включваща помпа 3 за циркулация на топлопренасящия флуид по затворен контур. Тръбопроводната мрежа включва вентил 5 за проводящата част на флуидния поток, минаващ през топлообменниците 1 или 2. Входящият въздухопровод на топлопредавателната тръбопроводна мрежа 4, който води към топлообменника 1, е свързан чрез вентил 7 към топлинен източник 8 и охлаждащ източник 9.
Управляващата система включва някол ко измервателни уреда за измерване на температурите и обемните разходи на потока и устройство за управление 26, което приема измерените данни, както ще бъде обяснено поподробно. Управляващата система включва и няколко вентила с изпълнителни механизми, управлявани от устройството за управление 26.
Системата работи по такъв начин, че помпата 3 осъществява циркулацията на топлопренасящия флуид през тръбопроводната мрежа 4 и топлообменниците 1 и 2. При частичен режим на натоварване системата може да се управлява от проводящата част на флуидния поток чрез трипътен вентил 5 през топлообменника 1 или чрез намаляване на общия флуиден поток, циркулиращ в системата, посредством връщане на част от флуидния поток на помпата 3 направо от нагнетателната страна към смукателната през вентил 6.
Когато енергията на топлообменниците 1 и 2 не е достатъчна за получаване на зададената температура 10' на подавания въздух, при нужда се отварят вентил 24, водещ до източника на топлина 8, или вентил 25, водещ до източника на охлаждане 9. Количеството затоплящ или охлаждащ флуид, подадено към циркулационната тръбопроводна мрежа 4, се управлява с трипътен вентил 7. Вентилите 24 и 25 могат да бъдат използване директно за управление.
За целите на регулиране температурите 14', 15', 16', 17’ се измерват от термостати 14, 15, 16 и 17, разположени от двете страни на топлообменниците 1 и 2. Температурата 18' на флуида, подаващ допълнителна енергия, се измерва от термостат 18. Флуидният поток 19', циркулиращ в тръбопроводната мрежа 4, се измерва чрез измервателен уред 19, флуидният поток 20', който минава в байпаса на топлообменника 1 - чрез измервателен уред 20, и флуидният поток 21', подаващ допълнителна енергия - чрез измервателен уред 21.
Измерените стойности се подават към устройство за управление 26, което изчислява енергийните потоци, минаващи в различните части на системата и енергийните потоци, подавани към системата и излезли от нея на основата на флуидните потоци и съответните им температури и оптимизации на работа.
Регулиращото устройство управлява действието на вентилите 5, 6 и 7 чрез управляващи сигнали 7', 22’ 23' със серводвигатели
22, 23 и 27 по такъв начин, че допълнителният енергиен поток, подаван през вентил 7, достига минималната си стойност. Обработката на управляващите сигнали може да се основава на препрограмируеми алгоритми или логически функции на управляващото устройство.
Измерването на флуидните потоци 21' и 20' и на температурата 18' не е наложително, но значително улеснява формирането на алгоритми и елиминира ненужни закъснения на обратната връзка на управлението. Също така чрез флуидния поток 21' и температурата 18' лесно се определят действията за ограничаване на разхода на енергия.
Температурните стойности 1Г, 12', 13', измерени от термостатите 11, 12 и 13, не са наложителни за фактическото управление, но позволяват формирането на различни изпреварващи и ограничаващи функции и операции, които се отнасят до температурните отклонения 11' и/или 12' до управлението по производна от ефекта на кондензиране 10' и 11' или 12’ и 13’.
Управлението може да бъде осъществено и по друг начин, така че температурите на въздуха 10', 1Г, 12' и 13' и въздушните потоци например да се използват като измервани величини, докато флуидните температури 14', 15', 16', 17' и 18' и флуидните потоци 19', 20' и 21’ се използват като коригиращи променливи величини и допълнителни променливи.
Същественото е, че управлението се основава на регулиране на енергийните потоци и техните съотношения, както и на минимизиране на количеството допълнително подавана енергия.
Изобретението може да се осъществи и по по-прост начин от този, показан на фиг. 2, например чрез пропускане на измервателните уреди 18 и 21 за флуидния поток и температурата на допълнителната енергия; чрез намаляване на броя на точките за измерване на температурата на въздуха 11, 12, 13 или на флуидния поток 20 и 21. Това предполага, че изчисляването на тези величини е програмирано или табулирано в устройството за управление. От друга страна могат да се добавят известни операции - на основата на външната температура или на температурата на помещението може да се добави компенсация на управляващата стойност 10' на подавания въздух, към действието на вентила 5 и/или помпата 3 може да се добави затоплянето на топлообменника 2, и т.н.
Същественото е, че системата съдържа съоръжения и операции, необходими за измерване и управление на енергийните потоци, циркулиращи в системата, или подадени към нея. Те са включени в обхвата на изобретението.
Обикновено във въздушния поток настъпва кондензация на пара и в по-редки случаи - изпарение на вода, което води до драстични промени в параметрите за топлопредаване на топлообменника, в който се случва фазовата промяна, и в топлинния поток през топлообменника.
Явлението веднага ясно се вижда по енергийните потоци, но обикновено минава незабелязано при измерване на температурата на въздуха.
Трябва обаче да се подчертае, че температурите на въздуха например, са само спомагателни променливи величини, които не се настройват.
Например в системата температурата на подавания въздух, която е естествено зададена, е само гранично условие, определящо границите за управление на енергийните потоци. Разбира се, температурата на подавания въздух може да бъде управлявана, но това се извършва например в съответствие с температурата в помещението и това води до промяна на едно от граничните условия по отношение на управлението и оптимизирането на енергийните потоци.
Основната концепция е по този начин да се минимизира използването на енергия чрез измерване на параметрите, влияещи на това използване, и чрез промяната им в съответствие с управляващите алгоритми. С други думи, управляват се флуидните потоци и техните температури и съотношения. Тук управляващите алгоритми всъщност са основани на съотношенията на промените на енталпията.
Чрез прилагане на тази основна концепция, както и на допълнителни алгоритми, ограничения и операции, които не са включени в традиционната управляваща логика, може лесно да се осъществи управляващата логика на настоящата система. Например при системите с променлив въздушен поток може лесно да се получи ненужно отстраняване на влагата и ненужно използване на охлаждаща енергия, когато температурата на подавания въздух е относително ниска и съдържанието на влага е високо, например през късно лято tu = 22°С, φ= 80 %. В този случай традиционната управляваща логика управлява климатичната инсталация, за да намали консумацията на енергия на вентилатора по такъв начин, че температурата на входящия въздух да е 16° и въздушният поток да е 60 % от номиналния въздушен поток. Следователно количествата, които трябва да бъдат измервани, включват обемния разход V и началната и крайната температури tsa и tsl на подавания въздух.
Промяната на фазата на въздуха е показана на фиг. 3 чрез xh-графика. На нея подаваният въздух е в точка А, където: температурата tsa е 22°С; съдържанието на влага хА е 0,013 kg H2O/kg сух въздух; енталпия hA е 55 kJ/kg сух въздух; въздушният поток VA е 0,6 Vo (Vo = 100 % въздушен поток).
Когато подаваният въздух се охлажда, той най-напред се охлажда сух от точка А до точка В, показани на фиг. 3. В тази точка температурата е 18°С и въздухът е в своята точка на оросяване, т.е. относителната влажност е 100 %. При продължаване на охлаждането влагата във въздуха започва да кондензира, т.е. съдържанието на влага във въздуха намалява и се освобождава топлина. На фиг. 3 въздухът претърпява фазова промяна от точка В в точка С, при която: температурата tsc е 16°С; съдържание на влага hc е 0,0115 kg H2O/kg сух въздух; енталпия hc е 46 kJ/kg сух въздух; въздушният поток Vc е 0,6 Vo.
Ако допуснем, че подадената топлина в помещението с климатична инсталация е такава, че въздухът в стаята се е нагрял с 8°С, т.е. до 24°С от точка С до точка D на фиг. 3, необходимата енергия за охлаждане може да се изчисли по формулата:
Ф, - J.VA.(hA - hc) - JO,6 Vo (55 - 46) - 5,4JVO
Енергията, необходима за охлаждане на помещението, се получава по формулата:
Ф2 - J.c.Vc.(tsD - tsc)-J.c.0,6 VO(24 - 16) - 4,8Jc¥0
Във формулата “с” е специфичната топлина на въздуха в kJ/kg.°C.
След по-обстойно изследване на промяната на фазата А —>В —>С се вижда, че охлаж дането от точка А до точка В, т.е. температурната разлика At - 22 - 18 - 4°С, изисква енергия Ah = 55 - 51 = 4 kJ/kg.
От друга страна, охлаждането от точка В до точка С, т.е. температурната разлика At = 18 - 16 - 2°С, изисква енергия Ah - 51 - 46 - 5 kJ/kg. Това е поради топлината, отделена от парата, кондензирана между точките В и С.
Следователно напълно ненужното изсушаване консумира толкова енергия, колкото е понижаването на температурата.
Системата съгласно изобретението е способна да установи минималното количество енергия дори в такъв случай. Когато енергията, подадена към системата, се измерва например чрез измерване на флуидния поток, подаден към системата, и неговите входяща и изходяща температури, може да се програмира устройство за управление на базата на измерените сигнали за изчисляване на енергията за охлаждане по формулата:
Ф3 = mn.cn (tn2 - tn2), където mn е масовият разход на флуид в kg/s, св е специфичната топлина на флуида в kJ/kg °C, tn2, tn1 е входящата и изходящата температура на флуида в °C.
Получената стойност е практически същата като стойността Фр изчислена по-горе. Тази стойност се сравнява с разхода на енергия, съответстващ на сухо охлаждане, което се изчислява чрез системата за управление на основата на измерения поток от подаван въздух и началната и крайната температури на подавания въздух по формулата:
Ф4 - J.c.Vc.(tsA - tsc) - J.c.0,6 Vo (22 - 16) 3,6JcVo
Когато устройството за управление установи, че
Ф3 - Ф( = 5,4JV0 е по-голямо от Ф4 3,6JVO, това се подава към управляващ блок, където крайната температура на въздуха е повишена и едновременно с това обемният разход е нараснал например по такъв начин, че 1°С температурен градиент съответства на 10 % нарастване на въздушния поток. Когато при управлението се достигне крайната температура 18®С, се определя, че Ф4 - Ф2, като при това положение не се извършва изсушаване и управлението се прекратява. Въздушният поток се регулира така, че да бъде точно определеният или системата за управление може да го изчисли по формулата:
J.c.Vc (tsD - tsc) - VB (tsE - tsB).J.C, т.е.
- tK 24 - 16
Vb = V .---------- 0,6.V ------- = 0,8 vo
- «,» 24 - 18
В този случай разходът на енергия за охлаждане е както следва:
Ф5 = J.c.0,8 Vo (24 - 18) = 4,8 JCV0
Вижда се, че оптимизирана по този начин, системата изразходва по-малко енергия за охлаждане малко над 10 %, отколкото системите, управлявани по методите от предишното състояние на техниката, т.е. Ф5/Ф, “ 4,8/5,4 = 0,89.
За по-голяма яснота управляващата логика е представена като цялостна формула за изчисление. Всъщност множеството управляващи величини се получава от програмната памет като константни величини (т.е. J.c. VQ), управлявани променливи величини и т.н. Могат да се използват пълни изчислени матрици или управляващи криви вместо измерени променливи (т.е. Vi - Vi (tsA), и т.н.
Практически, крайната температура на въздуха се повишава чрез ограничаване на масовия разход ш на допълнителния охлаждащ флуид, подаден към веригата за повторно използване на флуида (написаната по-горе формула за Ф3). В резултат на това температурата във веригата за повторно използване на флуида се повишава, което води до повишаване на температурата на подадения въздух, в резултат на което потокът на подадения въздух нараства, и т.н. Както се вижда, тези връзки са доста сложни и е невъзможно да бъдат изложени накратко, освен само принципно.
Същественото е обаче, че без измерване и определяне на енергийните потоци, не може да се получи оптимизация в примерния случай.
Такава логика може да се изгради не само при системи с циркулация на флуид, но и при други системи. Но измерванията на енергията не се получават от само себе си, а трябва отделно да се извършат в отоплителната и охлаждащата вериги, което лесно ще доведе до това, че получените икономии не са достатъчни да компенсират допълнителните инвестиции.
Много други операции могат да бъдат включени “безплатно” като софтуер към съвременните управляващи системи. Ограничава нето на максималната мощност, отчитанията за разхода на енергия, определянето на нуждите от топлина, контролът на топлоотдаване и т.н., не изискват някакво допълнително оборудване.

Claims (8)

  1. Патентни претенции
    1. Метод за управление на топлообмена във вентилационна уредба или климатична инсталация, съгласно който топлината, съдържаща се в отработен въздух (В) се регенерира към подаван въздух (А) посредством топлопредавателна верига (4) чрез флуидна циркулация, при което към топлообменната верига се подава допълнителна енергия за нагряване или допълнителна енергия за охлаждане (8, 9), когато топлопредаването е недостатъчно за достигането на зададена температура на подавания въздух, и подаването на допълнителна енергия за нагряване или допълнителна енергия за охлаждане се управлява (7, 24', 25'), за да се достигне зададена температура на подавания въздух, характеризиращ се с това, че подаването на допълнителна енергия за нагряване или на допълнителна енергия за охлаждане (8, 9) се минимизира чрез измерване на температурите (14' - 18'), както и на флуидните потоци (19' - 211) на топлопренасящия флуид и на допълнителната енергия.
  2. 2. Управляваща система за вентилационна уредба или климатична инсталация, включваща верига за регенериране на топлина (4), основана на флуидна циркулация, съдържаща топлообменници (1, 2) в потоците подаван и отработен въздух (А, В) и верига за подаване на допълнителна енергия за нагряване и допълнителна енергия за охлаждане (8, 9), която е свързана с веригата за регенериране на топлина и средства (24, 25) за управление на подаването на допълнителна енергия, характеризираща се с това, че системата включва измервателни средства (14 - 18, 19 - 21) за измерване на температурите на флуидните потоци на топлопренасящия флуид и на допълнителната енергия, като измервателните средства са свързани към двете въздействащи средства (24, 25) за управление на подаването на допълнителна енергия за минимизирането й.
  3. 3. Управляваща система съгласно претенция 2, характеризираща се с това, че вк лючва средства (5, 6) за управление на потока на общия поток на флуида, циркулиращ в топлопредавателната верига (4).
  4. 4. Управляваща система съгласно претенция 2 или 3, характеризираща се с това, че 5 включва средства (14 - 17) за измерване на температурата на топлопренасящия флуид от двете страни на топлообменника (1) за подаван въздух (А) и на топлообменника (2) за отработен въздух (В); средства (18) за измерване на температурата на флуида, подаващ допълнителна енергия; средства (19) за измерване на флуидния поток, циркулиращ в топлопредавателната верига; средства (20) за измерване на флуидния поток, минаващ байпасно на топлообменника за подаван въздух и средства (21) за измерване на флуидния поток, подаващ допълнителна енергия.
  5. 5. Управляваща система съгласно претенция 2 или 3, характеризираща се с това, че се управлява скоростта на нагнетяване на циркулационна помпа (3) в топлопредавателната верига (4).
  6. 6. Управляваща система съгласно претенция 2 или 3, характеризираща се с това, че има възможност за управление на подаването на допълнителна енергия по такъв начин, че температурата на подавания въздух (А) се доближава до оперативния обхват, в който е ограничено количеството допълнителна енергия (8, 9).
  7. 7. Управляваща система съгласно претенция 6, характеризираща се с това, че има възможност за ограничаване на потока подаван въздух (А) до оперативен обхват, в който е ограничено количеството допълнителна енергия (8, 9).
  8. 8. Управляваща система съгласно претенция 2, характеризираща се с това, че има възможност да действа по такъв начин, че когато климатичната инсталация е охлаждаща, изсушаването на въздуха се предотвратява или ограничава чрез настройване на въздушния поток на устройството в зависимост от разхода на енергия.
BG100273A 1993-07-07 1996-01-05 Метод и система за управление на топлообмена въввентилационна уредба или климатична инсталация BG62298B1 (bg)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI933123A FI92868C (fi) 1993-07-07 1993-07-07 Menetelmä ja järjestelmä lämmönsiirron säätämiseksi ilmanvaihto- tai ilmastointilaitoksessa
PCT/FI1994/000310 WO1995002157A1 (en) 1993-07-07 1994-07-05 Method and arrangement for controlling heat transfer in ventilation apparatus or air conditioning apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG100273A BG100273A (bg) 1996-06-28
BG62298B1 true BG62298B1 (bg) 1999-07-30

Family

ID=8538293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG100273A BG62298B1 (bg) 1993-07-07 1996-01-05 Метод и система за управление на топлообмена въввентилационна уредба или климатична инсталация

Country Status (17)

Country Link
US (1) US5806582A (bg)
EP (1) EP0706630B1 (bg)
JP (1) JPH08512397A (bg)
KR (1) KR960704196A (bg)
AT (1) ATE185892T1 (bg)
AU (1) AU7075894A (bg)
BG (1) BG62298B1 (bg)
CA (1) CA2165673A1 (bg)
CZ (1) CZ350495A3 (bg)
DE (1) DE69421278T2 (bg)
FI (1) FI92868C (bg)
NO (1) NO179596C (bg)
RO (1) RO116929B1 (bg)
RU (1) RU2120087C1 (bg)
SK (1) SK1796A3 (bg)
UA (1) UA26103C2 (bg)
WO (1) WO1995002157A1 (bg)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0735330A1 (de) * 1995-03-27 1996-10-02 Noremat GmbH Nossen Raumbelüftungsgerät
FR2739178B1 (fr) * 1995-09-26 1997-12-05 Neurones Soc Civ Dispositif de gestion optimisee de l'air dans un local
FR2746712B1 (fr) * 1996-03-28 1998-06-12 Valeo Climatisation Installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, a regulation de puissance, notamment pour vehicule automobile
FI991444A (fi) * 1999-06-24 2000-12-25 Flaekt Oy Menetelmä energiaa siirtävän nestepiirin massavirran säätämiseksi
JP2002156151A (ja) * 2000-11-20 2002-05-31 Toyox Co Ltd 熱交換換気システム
US7007740B2 (en) * 2003-01-22 2006-03-07 Nutech R. Hldgs Inc. Adjustable flow heat recovery ventilator and method
JP4972069B2 (ja) * 2008-10-28 2012-07-11 ナガノサイエンス株式会社 空調装置の制御方法、空調装置及び環境試験装置
FR2939876B1 (fr) 2008-12-12 2012-12-21 Mobile Comfort Holding Installation de climatisation embarquee equipee d'un dispositif thermodynamique de recuperation de la chaleur
FI125078B (fi) * 2010-04-27 2015-05-29 Ins Tsto Ejpan Menetelmä ja järjestely matalaenergialähteen käyttämiseksi käyttötilan ilman lämpötilan säätelemiseen
DK2641027T3 (en) * 2010-11-17 2018-03-05 Belimo Holding Ag Device and method for controlling the opening of a valve in a heating, ventilation and air conditioning system (VVLK system)
US8978747B2 (en) * 2010-12-31 2015-03-17 Microsoft Corporation Deicing louvers for datacenter applications
DE102011010731A1 (de) * 2011-02-09 2012-08-09 Gea Air Treatment Gmbh Kreislaufverbundsystem zur Wärmerückgewinnung
JP5093378B2 (ja) * 2011-05-12 2012-12-12 ダイキン工業株式会社 換気システム
CA2788283C (en) 2011-09-01 2019-11-26 2266170 Ontario Inc. Beverage capsule
SE1250068A1 (sv) 2012-01-31 2013-08-01 Swegon Ab System för styrning av inomhusklimatet i en byggnad
US9700171B2 (en) 2013-04-03 2017-07-11 2266170 Ontario Inc. Capsule machine and components
CN105378575B (zh) * 2013-05-16 2018-09-07 贝利莫控股公司 用于控制hvac系统中的阀的开度的装置及方法
WO2014186897A1 (en) 2013-05-23 2014-11-27 2266170 Ontario Inc. Capsule housing
US9428329B2 (en) 2013-08-20 2016-08-30 2266170 Ontario Inc. System for making capsule containing a dosing agent
US10314319B2 (en) * 2013-11-20 2019-06-11 2266170 Ontario Inc. Method and apparatus for accelerated or controlled degassing of roasted coffee
EP2896899B1 (en) 2013-12-20 2017-05-24 Belimo Holding AG Valve control in an HVAC system with sensors
LT2910866T (lt) 2014-02-25 2023-02-27 Fläktgroup Sweden Ab Apsaugos nuo užšalimo sistema ir būdas
CA2943295C (en) 2014-03-21 2022-06-28 2266170 Ontario Inc. Capsule with steeping chamber
US20170130432A1 (en) 2015-11-10 2017-05-11 Aqua View Inc. Water conserving shower system and thermochromic fixtures used therein
ITUA20161614A1 (it) * 2016-03-14 2017-09-14 Davide Raccagni Sistema di climatizzazione integrato
US10739024B2 (en) * 2017-01-11 2020-08-11 Semco Llc Air conditioning system and method with chiller and water
SE540735C2 (sv) * 2017-03-31 2018-10-23 Flaektgroup Sweden Ab Metod för att motverka uppbyggnad av frost på en värmeåtervinnare anordnad vid ett luftbehandlingsaggregat
FI129633B (fi) * 2020-04-24 2022-06-15 Peltisepaenliike Nykaenen Ky Ilmanvaihtolaitteisto ja menetelmä ilmanvaihtolaitteiston käyttämiseksi

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE397218B (sv) * 1975-03-21 1977-10-24 Svenska Flaektfabriken Ab Forfarande for vermeoverforing mellan franluft och tilluft i en ventilationsanleggning
SE420124B (sv) * 1976-12-30 1981-09-14 Coldtec International Ab Sett att maximera vermeutvexling, samt anordning for settets genomforande
DE3311561A1 (de) * 1983-03-30 1984-10-04 GEA Luftkühlergesellschaft Happel GmbH & Co, 4630 Bochum Verfahren und vorrichtung zum indirekten waermeaustausch
SU1751614A1 (ru) * 1990-05-17 1992-07-30 Государственный проектный, конструкторский научно-исследовательский институт "СантехНИИпроект" Система кондиционировани с автоматическим регулированием температуры приточного воздуха и обратного теплоносител
FI92867C (fi) * 1991-11-22 1997-07-08 Suomen Puhallintehdas Oy Ilmastointilaitteisto huonetiloja varten

Also Published As

Publication number Publication date
AU7075894A (en) 1995-02-06
FI92868C (fi) 1996-02-06
BG100273A (bg) 1996-06-28
DE69421278D1 (de) 1999-11-25
DE69421278T2 (de) 2000-03-16
RU2120087C1 (ru) 1998-10-10
CZ350495A3 (en) 1996-05-15
KR960704196A (ko) 1996-08-31
NO179596C (no) 1996-11-06
US5806582A (en) 1998-09-15
CA2165673A1 (en) 1995-01-19
FI933123A0 (fi) 1993-07-07
UA26103C2 (uk) 1999-04-30
SK1796A3 (en) 1998-07-08
NO960052L (no) 1996-01-05
ATE185892T1 (de) 1999-11-15
FI92868B (fi) 1994-09-30
EP0706630B1 (en) 1999-10-20
NO960052D0 (no) 1996-01-05
RO116929B1 (ro) 2001-07-30
WO1995002157A1 (en) 1995-01-19
JPH08512397A (ja) 1996-12-24
EP0706630A1 (en) 1996-04-17
NO179596B (no) 1996-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BG62298B1 (bg) Метод и система за управление на топлообмена въввентилационна уредба или климатична инсталация
US5337577A (en) Method and apparatus for latent heat extraction
US5493871A (en) Method and apparatus for latent heat extraction
US5802862A (en) Method and apparatus for latent heat extraction with cooling coil freeze protection and complete recovery of heat of rejection in Dx systems
EP1387988B1 (en) Air-conditioning system
AU2002310859A1 (en) Air-conditioning system
JP2006038379A (ja) 冷温熱源機の冷温水制御方法
CN111795481B (zh) 空气调节系统及用于其的控制方法
JP2005069554A (ja) 水熱源空調システム
JP4327296B2 (ja) 空調システム
JP2013002802A (ja) 冷却システムおよびそれを用いた溶剤回収システム
KR101966137B1 (ko) 히트펌프를 갖는 냉난방 시스템
KR101958815B1 (ko) 일체형 히트펌프
JP2009138997A (ja) 外気冷熱回収制御システムおよび外気冷熱回収制御方法
JP4477914B2 (ja) 空調システム
JP4097405B2 (ja) エンジン冷却方法及び装置並びに冷凍装置
EP0497774B1 (en) A method of and an arrangement for cooling a building
JP3243729B2 (ja) 中央熱源式空調装置
KR102111585B1 (ko) 밀폐계 냉각수 폐열 활용 외조기 시스템
JP2921632B2 (ja) 原子力発電所の冷房空調用冷水供給方法及び設備
CN206160392U (zh) 一种具有可调温冷凝再热功能的空调机组
FI111096B (fi) Menetelmä rakennuksen ilmastoinnin järjestämiseksi sekä rakennuksen ilmastointijärjestely
JPH07239157A (ja) 空調機の運転制御方法
KR20240119684A (ko) 고효율 공조 시스템 및 그 제어 방법
JPS60155843A (ja) 配水管内蓄熱による空調制御装置