CN101498493A - 调节空气通过热交换器的路径和截面流通量的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种可调节空气通过热交换器其路径及截面流通量的控制方法，其步骤至少包含有：S1，输入环境设定值；S2，侦测空调目标区的环境侦测值(如温度、湿度等的侦测值)；S3，进行比对；S4，根据比对结果调控一次空气、二次空气的流量与其流动路径，以及热源媒质的流量；可依空调能力及负荷状态，按其控制方法调节空气通过该热交换器其路径及截面的流通量，以及调节该热源媒质的流量，能有效提升其热交换效率，进而实现舒适节能的空调供应。

Description

调节空气通过热交换器的路径和截面流通量的控制方法

技术领域

本发明涉及空调的控制方法，特别是涉及一种调节空气通过热交换器的路径和截面流通量的控制方法。

背景技术

传统空调系统的空调能力是与其供风量成正比，因此当室内通风量与空调能力需求不一致时，在空调能力大于空调负荷时，如不中止热源供应，将会造成室内温度太冷(在冷气供应模式)或太热(在暖气供应模式)，而导致能源过度浪费；然如轻易中止热源的供应，管排温度如上升过快时，容易发生水分回吐现象，以及室内环境温度波动速度过快，而造成人员的不舒适感。虽然现在业界已知道以可变风量送风的技术来改善此缺点，但现有可变风量送风的方式，其空调能力与过去定风量空调系统一样受制于供风量来决定，即当室内通风量与空调能力需求不一致时，仍会产生送风温度过热或过低、温度分布不均匀与外气补充不足等问题，以致影响其舒适感(特别是风寒效应)，为此本案发明人乃提出一种附旁路通风的变风速空调箱1(如图1所示)的专利案(如台湾专利TWN 8710679和美国专利US 6,241,154)，藉以改善现有技术的缺点，其是于一空调箱1内部设有一热交换器11，该热交换器11的前侧设有一风扇马达12，以供应空调目标区A0所需的空调，其利用位于该热交换器11与风扇马达12之间所设的一回风门13及一风门挡板14，以调控进出该热交换器11及回风的空气量的比例，并依空调负荷状态，对应作变能量的空调供风，虽然该等专利前案可改善传统空调供风的缺点，但美中不足的是，因其空气通过该热交换器11的截面积及流动路径并无法做到随空调负荷改变及调整，仅能依靠风门挡板14的控制来调节进风及回风的比例，虽能改善现有技术空调机诸多缺点，但在热交换效率方面及低负荷(低风量)时的除湿效果方面，仍有其改善的空间。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是在于提供一种调节空气通过热交换器的路径及截面流通量的控制方法，藉以有效提升热交换效率，从而实现舒适节能的空调供应。本发明的控制方法包括以下步骤：

S1：输入环境设定值；

S2：侦测空调目标区的环境侦测值(如温度、湿度等的侦测值)；

S3：将环境测定值和环境侦测值进行比对；

S4：根据比对结果调控一次空气、二次空气的流量与其流动路径，以及热源媒质的流量。

本发明的有益效果在于，通过使一次空气通过该热交换器的截面与流通的路径，以及热源媒质的流量，可依本控制方法随需求调节，有效地提高了热交换效率，减少了温度超调，使目标空间的温度相对给定值变动范围更小，提高了舒适度。并有良好的节能效果。尤其在低风量时，与现有技术相比其控制效果进步更为明显。

附图说明

图1是现有技术空调箱的实施例图；

图2是本发明空调箱的实施例图；

图3是本发明进气路径流动示意图一；

图4是本发明进气路径流动示意图二；

图5是本发明进气路径流动示意图三；

图6是本发明控制信号流方块示意图；

图7是本发明控制方法的步骤流程图；

图8是本发明作动流程图；

图9是本发明的空调箱第二实施例图；

图10是本发明的第二实施例的进气路径流动示意图一；

图11是本发明的第二实施例的进气路径流动示意图二；

图12是本发明的第二实施例的进气路径流动示意图三；

图13是本发明的第二实施例控制信号流方块示意图；

图14是本发明的第二实施例的作动流程图。

具体实施方式

图2是本发明空调箱的实施例示意图，其中该空调箱2的前侧设有一风扇马达3，空气经由空调箱2的热交换后，由接设于天花板B的一个以上出风口B11送出空调供风，以供应一空调目标区A所需的经调节的空气，而该空调箱2在一壳体20内设有一热交换器21，该热交换器21是倾斜置放于该空调箱2内(其倾斜角度约在15°～45°之间)，使其出风的位置高于进风的位置，该热交换器21上方设有一纵向截面呈三角形的侧风室22，而在该热交换器21的前、后侧分别设有一出风室24及一进风室23，该空调箱2的底部位于该热交换器21的下方设有一回风门25及一第一风门挡板26。

又上述本发明的热交换器21，其后侧面为一第一进风侧211，其顶侧面为一第二进风侧212，而其前侧面为一第一出风侧213，其底侧面为一第二出风侧214，该热交换器21内设有一管排组215，该管排组215具有一热源媒质进入端及一热源媒质输出端(图中未标号)，其底部后端设有一集水盘28，以集收热交换过程所产生的水滴。

上述本发明的侧风室22，是位于该热交换器21其第二进风侧212的上方。

上述本发明的进风室23，是紧邻于该热交换器21其第一进风侧211及该侧风室22的位置，并与该热交换器21相通。

上述本发明的出风室24，是紧邻于该热交换器21的第一出风侧213的位置，并与该热交换器21、回风门25相通。

上述本发明的第一风门挡板26，是位于该热交换器21其第二出风侧214下方，用以盖合于该回风门25，以控制其回风量，并受一控制器6的控制(如图6所示)，控制器6控制该第一风门挡板26的开度，藉此控制回风(以下简称二次空气QB)流入该出风室24的风量。

又上述实施例中的温度感测器T是装设于该空调目标区A的回风口B12位置，用以侦测该空调目标区A的环境侦测值TA(该侦测值是温度侦测值，或进一步包含有湿度、热值等的侦测值)。

又上述本发明的第一风门挡板26，其末端向上延伸有一侧向部261，该侧向部261的长度是可依据空调箱2的最低风量的需求来设定其长度，用以调节空气流通的路径及遮掩热交换器21自该第一出风侧213的出风量。

上述本发明的热源媒质进出管排组215的流量，是通过该控制器6控制一变流量装置5(参阅图6)，以控制其热源媒质的供应量，同时可确保热源媒质进出该热交换器21的温差保有应有的性能(该变流量装置为一变流量泵，或一冷媒控制阀)。

通过上述元件的组成，本发明利用该感测器T侦测空调目标区A的环境侦测值TA(如温度、湿度等的侦测值)，并传输至该控制器6(如图6所示)；控制器6根据侦测所得的环境侦测值TA与设定值TS进行比对，并输出一控制讯号(该控制器6是一具有设定功能、运算功能的电脑控制主机，此为现有装置故不加赘述)；根据环境侦测值TA与设定值TS的比对结果，由该控制器6输出一控制讯号，以控制风扇马达3的转速；第一风门挡板26的开度，以调控二次空气QB进入该出风室24的一次空气QA(指经热交换器21热交换后的空气)流通量，经由混风后再借助于该风扇马达3的抽送，使空调供风自一个以上的出风口B11送出，以供应空调目标区A所需，其控制作动的方法7包括以下步骤(请同时参照图7、图8所示)：

S1，输入环境设定值(步骤71)：输入环境设定值TS，以作为比对的基准；

S2，侦测空调目标区的环境侦测值(步骤72)：利用感测器T侦测空调目标区A的环境侦测值TA；

S3，进行比对(步骤73)：将环境侦测值TA与环境设定值TS进行比对；

S4，根据比对结果调控一次空气、二次空气通过的流量与其流动路径，以及热源媒质的流量(步骤74)：控制器6根据比对结果，产生一对应讯号执行以下的流程，藉此调控一次空气QA、二次空气QB的流量与其流动路径，以及热源媒质流量，其作动的流程如图8所示，包括：

(1)当温度差值△T的绝对值大于或等于第一设定值X1，即TA-TS＝△T，|△T|≥X1时(△T代表环境侦测值TA与环境设定值TS之间的温度差值)，表示目标区A的空调环境负荷(指冷负荷或热负荷)大，此时控制该风扇马达3全速运转，其转速为最大值(max)，而第一风门挡板26关闭(如图3所示)，回风量即二次空气QB为零，即QB＝0，其风量提供全部为一次空气QA，即供风量QC＝QA，热源媒质以最大流量供应；在此空调供应状态，以一次空气QA为主，其进入的路径，以经过该热交换器21为主，一次空气QA以最大风量由热交换器21通过，其通过的截面为最大，一次空气QA经过热交换器21，采大截面通过，而且其所通过的一次空气QA大部份集中由该第二进风侧212进入，并且自该第二出风侧214送出，而热源媒质进出该管排组215的前后因流量大温差变化较小，以供应足够的热交换量。

(2)当温度差值ΔT的绝对值大于第二设定值X2，但小于第一设定值X1时，即X2<|ΔT|<X1，表示空调目标区A的空调环境负荷(指冷负荷或热负荷)与空调供应量渐趋平衡，空调负荷减小，因此一次空气QA随空调负荷的减小而减小，并控制该风扇马达3的转速为按照与温度差值ΔT的值成正比关系调控其转速，第一风门挡板26的开度与温度差值ΔT的值成反比关系调控其开度(如图4所示)，为提升热交换效率，并获得更佳除湿效果，使出风温度更接近热源媒质进入温度，通过该第一风门挡板26的作动，在不增加风阻的情况下，改变一次空气QA经过该热交换器21的截面，据此调控一次空气QA与二次空气QB的混风比例，即供风量QC＝QA+QB，而该热源媒质的流量亦按照与温度差值△T的值成正比关系调控其所供应的流量；在此空调供应状态，一次空气QA进入的路径分别自该热交换器的第一进风侧211及第二进风侧212进入，并由该第一出风侧213及第二出风侧214流出(其比例依第一风门挡板26的开度而定)，使一次空气QA可通过热交换器21的截面部分变小，但流程路径延长流通的流程时间加长，使通过该管排组215的前后温差相对提高，热源媒质的流量可依热交换需求减少供应，热交换效率反而明显提升。

(3)当温度差值ΔT的绝对值小于或等于第二设定值X2，即|ΔT|≤X2时，表示空调目标区A的空调环境负荷(冷负荷或热负荷)小，此时控制风扇马达3以最低运转速度运转(其转速为最小值min)，第一风门挡板26的开度为全开(如图5所示)，二次空气QB为最大风量(max)，一次空气QA为最低风量(min)，即供风量QC＝QA(min)+QB(max)，热源媒质以最低流量供应；在此空调供应状态，一次空气QA为以最低流量，其进入的路径分别自该第一进风侧211及第二进风侧212进入，并由该第一出风侧213流出，使通过热交换器21截面变得更小，但流通的流程时间延长，因而通过该管排组215的前后温差相对提高更多，形成一高温差状态，热源媒质的流量供应降至最低，而热交换效率提高。

如图9所示的实施例，是本发明为了对一次空气QA流通能作更精准的控制而提出的一种实施方式。图中，本发明的空调箱2其进风室23与侧风室22之间，进一步设有一第二风门挡板27，其是与该第一风门挡板26呈相反的作动状态，其控制方法的步骤71、72、73大致与上述实施例同，而步骤73中调控一次空气QA、二次空气QB的流量与其流通路径，以及热源媒质的流量，其作动的流程则分别如下(请参阅图13、图14)：

(1)当温度差值△T其绝对值大于或等于第一设定值X1时，即TA-TS＝△T，|△T|≥X1时，表示空调目标区A的空调环境负荷大，此时控制该第一风门挡板26关闭，该第二风门挡板27打开(如图9所示)，二次空气QB为零，即QB＝0，其风量提供全部为一次空气QA，供风量QC＝QA，热源媒质以最大流量供应，在此空调供应状态，以一次空气QA为主，其进入的路径，以经过热换器21为主，一次空气QA以最大风量由热交换器21最短流程通过其截面(在此状态其空气的流通的情况与前一实施例同)；

(2)当温度差值ΔT其绝对值大于第二设定值X2，但小于第一设定值X1，即X2<|ΔT|<X1时，表示空调目标区A的空调环境负荷与空调供应量渐趋平衡，此时控制该风扇马达3的转速为按照与温度差值ΔT的值成正比关系调控其转速，第一风门挡板26的开度为按照与温度差值ΔT的值成反比关系调控其开度，而第二风门挡板27则随着第一风门挡板26的开度反向开闭作动，即该第一风门挡板26如为渐开(或渐关)作动，该第二风门挡板27则作渐关(或渐开)作动(如图11所示)，为提升热交换效率，并获得更佳除湿效果，使供风量QA其出风温度更接近热源媒质进入温度，通过该第一风门挡板26及第二风门挡板27的作动，在不增加风阻的情况下，改变一次空气QA经过该热交换器21的截面，据此调控一次空气QA与二次空气QB的混风比例，供风量QC＝QA+QB，而热源媒质的流量亦按照与温度差值ΔT的值成正比关系调控其所供应的流量；在此状态其空气流通的路径，大体与图4的实施例相同；其所不同之处，在于通过该第二风门挡板27的作动，调整空气以最佳路径通过该热交换器21，而且一次空气QA更可随差值ΔT的变化，更有效率的通过该热交换器21；

(3)当温度差值ΔT的绝对值小于或等于第二设定值X2，即|ΔT|≤X2时，表示空调目标区A的空调环境负荷小，此时控制风扇马达3以最低转速运转(其转速为最小值min)，第一风门挡板26的开度全开，第二风门挡板27关闭(如图12所示)，二次空气QB为最大风量(max)，一次空气QA为最低风量(min)，即供风量QC＝QA(min)+QB(max)，热源媒质以最低流量供应；在此状态一次空气QA通过热交换21的截面变得最小，但流通的流程时间延长，其状态大致与图5的实施例相同；所不同之处，在于通过该第二风门挡板27的关闭，使一次空气QA更集中由热交换器21的第一侧面211的路径通过，而有效达到热源媒质通过该管排组215的前后温差的变化更大，而形成一高温差状态，藉此以提高其热交换效率。

综上所述，本发明的空调箱通过第一风门挡板及第二风门挡板的配置，使一次空气通过该热交换器的截面与流通的路径，以及热源媒质的流量，可依其控制方法随需求调变，藉此有效提升热交换效率，以及达到舒适节能的空调供应，具有新颖性、创造性和实用性。

以上具体实施方式仅为本发明的较佳实施例，其对本发明而言是说明性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在不超出本发明精神和范围的情况下，对之进行变换、修改甚至等效，这些变动均会落入本发明的权利要求保护范围。

Claims (11)

1、一种调节空气通过热交换器的路径及截面流通量的控制方法，其包括以下步骤：

S1：输入环境设定值；

S2：侦测空调目标区的环境侦测值；

S3：将环境侦测值与环境设定值进行比对；

S4：根据比对结果调控一次空气、二次空气的流量与其流动路径，以及热源媒质的流量。

2、一种空调箱，包括壳体、热交换器、风扇马达和第一风门挡板，其特征在于，所述空调箱还包括一温度感测器和一控制器，该热交换器倾斜置放于该空调箱内，其出风的位置高于进风的位置，该热交换器上方设有一纵向截面呈三角形的侧风室，而在该热交换器的前、后侧分别设有一出风室及一进风室，风扇马达位于出风室一侧，该空调箱的底部位于该热交换器的下方设有一回风门及第一风门挡板，二次空气经由该回风门进入空调箱，温度感测器是装设于空调目标区的供一次空气进入的回风口位置，控制器连接到温度感测器以及第一风门挡板和风扇马达。

3、一种调节如权利要求2所述的空调箱的空气通过热交换器的路径及截面流通量的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：输入环境设定值；

S2：侦测空调目标区的环境侦测值；

S3：将环境侦测值与环境设定值进行比对；

S4：根据比对结果调节第一风门挡板的开度，从而调控一次空气、二次空气的流量与其流动路径，以及热源媒质的流量。

4、根据权利要求3所述的调节空气通过热交换器的路径及截面流通量的控制方法，其特征在于，所述根据比对结果调节第一风门挡板的开度，从而调控一次空气、二次空气的流量与其流动路径，以及热源媒质的流量的步骤，是由一控制器根据比对结果产生一对应讯号，以第一风门挡板作动，当环境侦测值与环境设定值之间的温度差值的绝对值大于或等于第一设定值时，该风扇马达全速运转，该第一风门挡板关闭，热源媒质则以最大流量供应，一次空气以最大流量通过该热交换器，其通过的截面为最大，而二次空气为零。

5、根据权利要求3所述的调节空气通过热交换器的路径及截面流通量的控制方法，其特征在于，所述根据比对结果调节第一风门挡板的开度，从而调控一次空气、二次空气的流量与其流动路径，以及热源媒质的流量的步骤，是由一控制器根据比对结果产生一对应讯号，以控制第一风门挡板作动，当环境侦测值与环境设定值之间的温度差值的绝对值大于第二设定值，但小于第一设定值时，该风扇马达转速是与环境温度值及设定值其温度差值成一正比关系运转，该第一风门挡板的开度作动，是与该温度差值成一反比关系，而热源媒质的流量与该温度差值成一正比关系，此时一次空气通过该热交换器截面部分变小，但流通的流程时间延长，通过管排组的前后温差相对提高，而二次空气的流量依第一风门挡板开度调变。

6.根据权利要求3所述的调节空气通过热交换器的路径及截面流通量的控制方法，其特征在于，所述根据比对结果调节第一风门挡板的开度，从而调控一次空气、二次空气的流量与其流动路径，以及热源媒质的流量的步骤，是由一控制器根据比对结果产生一对应讯号，以控制该第一风门挡板的作动，当环境侦测值与环境设定值之间的温度差值其绝对值小于或等于第二设定值时，该风扇马达以最低转速运转，第一风门挡板开度全开，热源媒质以最低流量供应，一次空气为最低流量通过该热交换器的截面。

7、根据权利要求2所述的空调箱，其特征在于，所述空调箱还包括第二风门挡板，第二风门挡板位于进风室与侧风室之间，且第二风门挡板开度受所述控制器控制。

8、一种调节如权利要求7所述的空调箱的空气通过热交换器的路径及截面流通量的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：输入环境设定值；

S2：侦测空调目标区的环境侦测值；

S3：将环境侦测值与环境设定值进行比对；

S4：根据比对结果调节第一风门挡板和第二风门挡板的开度，从而调控一次空气、二次空气的流量与其流动路径，以及热源媒质的流量。

9.根据权利要求8所述的调节空气通过热交换的路径及其截面流通量的控制方法，其特征在于，所述根据比对结果调节第一风门挡板和第二风门挡板的开度，从而调控一次空气、二次空气的流量与其流动路径，以及热源媒质的流量的步骤，是由一控制器根据比对结果产生一对应讯号，以控制第一风门挡板及第二风门挡板的作动，当将环境侦测值与环境设定值之间的温度差值其绝对值大于或等于第一设定值时，该风扇马达全速运转，第一风门挡板关闭，第二风门挡板全开，热源媒质则以最大流量供应，一次空气以最大流通量通过该热交换器的截面，而二次空气为零。

10.根据权利要求8所述的调节空气通过热交换的路径及截面流通量的控制方法，其特征在于，所述根据比对结果调节第一风门挡板和第二风门挡板的开度，从而调控一次空气、二次空气的流量与其流动路径，以及热源媒质的流量的步骤，是由一控制器根据比对果产生一对应讯号，以控制第一风门挡板及第二风门挡板的作动，当环境侦测值与环境设定值之间的温度差值其绝对值大于第二设定值，但小于第一设定值时，该风扇马达转速是与环境温度值及设定值其温度的差值成一正比关系运转，第一风门挡板的开度作动与该温度差值成一反比关系，第二风门挡板的作动与该第一风门挡板呈相反作动，该热源媒质的流量与该温度差值成一正比关系，此时一次空气通过该热交换器截面部分变小，但流通的流程时间延长，通过管排组的前后温差相对提高，而二次空气的流量依第一风门挡板开度调变。

11.根据权利要求8所述的调节空气通过热交换的路径及截面流通量的控制方法，其特征在于，所述根据比对结果调节第一风门挡板和第二风门挡板的开度，从而调控控一次空气、二次空气的流量与其流动路径，以及热源媒质的流量的步骤，是由一控制器根据比对结果产生一对应讯号，以控制第一风门挡板及位于其第二风门挡板的作动，当环境侦测值与环境设定值之间的温度差值的绝对值小于或等于第二设定值时，该风扇马达以最低转速运转，第一风挡板开度全开、第二风门挡板关闭，热源媒质以最低流量供应，一次空气为最低流量通过该热交换器的截面。

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