CN101520223A - 空调辅助降温换热装置的节能控制方法 - Google Patents

Abstract

一种空调辅助降温换热装置的节能控制方法，辅助降温换热装置包括室内空气风机、换热器和室外空气风机，两个风机分别驱动室内外空气在换热器中进行热交换，把室外空气的冷量交换给室内空气，同时把室内的热量带出，其节能控制方法包括以下步骤：a.选择进入节能换热模式；b.测量室内空气温度和室外空气温度，计算室内外温差；c.根据辅助降温换热装置温差－能效比图查出在该室内外温差时辅助降温换热装置能效比，根据空调温差－能效图查出在该室内外温差时空调设备能效比，开启或关闭辅助降温换热装置。本发明能精确判断辅助降温换热装置最节能的开停时间，从而实现高效节能；同时能够使辅助降温换热装置更好的适应不同的空调设备，与空调设备配合使用；强化了辅助降温换热装置的适应性和通用性。

Description

空调辅助降温换热装置的节能控制方法

技术领域

本发明涉及室内空间降温技术领域，尤其是一种空调辅助降温换热装置的节能控制方法，主要适用于对全年有冷负荷需求房间中的辅助降温换热装置的控制，即用于把室外空气的冷量交换给室内空气达到降低室内温度的目的。

背景技术

目前，对于全年有冷负荷的房间在设计上往往采用空调制冷来降低室内温度，使设备运行于合适的温度范围。以通讯基站为例，为节能降耗考虑，开始采用空调+新风的方式，在冬季和春秋季节，当室外温度比较低的时候，引入室外低温的空气进入室内，从而降低通讯基站室内温度，减少空调的开机时间，减少电能的消耗。由于室外新风存在灰尘等杂质，所以在引入新风过程中，必须采取过滤除尘的措施，但是过滤网经过一段时间的使用会积尘而影响新风的引入，需要人工定期的清洗处理。由于很多通讯基站地处偏远，所以这种设备维护是很困难的。又由于外界的空气即使经过除尘处理，空气中的潮湿水汽仍然可以带进通讯基站房间。我们知道通讯设备运行对湿度的要求比较高，盲目的从室外引入空气很容易造成湿度超标(湿度高于设备许可的湿度范围或者低于设备许可的湿度范围)的风险。

为了避免引入空气而带来的麻烦，有些公司采用换热器进行热交换对通讯基站降温。这种降温换热装置一般包括一个壳体，一个换热器或二个以上的换热器组合，室内侧空气驱动风机，室外侧空气驱动风机等，当室外侧空气温度低于室内侧温度时，通过风机驱动室内侧的空气和室外侧的空气进行换热，从而把室内侧的冷负荷通过室外低温空气来承担。但目前换热器的运行还是采用原有空调+换热的运行方式，往往在室外温度低到换热器能够独立承担通讯基站冷负荷的情况下，才开启换热器，同时关闭空调器。这样虽然有一定的节能效果，但是并没有充分发挥换热器的节能潜力，同时由于当室外温度很低时，如北方冬季出现零度以下的室外空气温度，常常低于通讯基站空间的露点温度，所以当换热器把过多的热量带到室外时，有可能出现室内温度低于露点温度，从而使房间内的相对湿度非常高，甚至高于设备能够承受的湿度，从而给设备运行带来风险。

即使在采用基站空调和辅助降温换热装置同时制冷的情况下，现有的设备往往用人为设置的方式，采用一个固定的开启设定温度或者开启设定温差，当开启温差设定的较低时，由于辅助降温换热装置在小温差下能效比较小，可能该能效比还要小于空调该温度下的能效比(基站空调在室内温度大于室外温度的情况下，能效比会有显著的提高)，这样以节能为目的的辅助降温换热装置消耗相同的电能得到的冷量会小于基站空调消耗同样电能的制冷量，也即造成了能源的浪费。当设定的温差偏大时，又错过了开启辅助降温换热装置的时机，使辅助降温换热装置的能效已经大于空调能效，却仍然处于停机状况，一方面减小了节能的量，同时也减小了辅助降温换热装置使用的范围(通过技术经济核算，开启的时间越长，投资回收率会越高，也即同样气候条件下，适用范围越广)。采用人为设定的方式很难确定出恰到好处的设定温度值，而且，由于不同的换热器形式，不同的风量设置会使不同的产品有不同的换热特性，所以人为的设定温度的方式更加不能符合高效节能的需求。因此，如何确定辅助降温换热装置的开机和停机时间，是提高不同气候条件下节能效率和节能效果的关键。

在设备配置方面，除了新增的设备房间会同时配备空调和辅助降温换热装置以外，大量的设备采购都是在原有的空调基础上增加辅助降温换热装置，由于原有的空调可能通过不同的公司采购，且采购的批次，系列，版本各不相同，所以很难找到一个辅助降温换热装置的方案合适所有原有的系统，所以在设计时会遇到极大的困难，这样对辅助降温换热装置的适应性和通用性提出了很高的要求。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种空调辅助降温换热装置的节能控制方法，它能精确判断辅助降温换热装置最节能的开停时间，从而实现高效节能；同时能够使辅助降温换热装置更好的适应不同的空调设备，与空调设备配合使用，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种空调辅助降温换热装置的节能控制方法，辅助降温换热装置包括室内空气风机、换热器和室外空气风机，两个风机分别驱动室内外空气在换热器中进行热交换，把室外空气的冷量交换给室内空气，同时把室内的热量带出，其特征是所述的节能控制方法包括以下步骤：

a、选择进入节能换热模式；

b、测量室内空气温度和室外空气温度，计算室内外温差；

c、根据辅助降温换热装置温差-能效比图查出在该室内外温差时辅助降温换热装置能效比，根据空调温差-能效图查出在该室内外温差时空调设备能效比，当辅助降温换热装置能效比大于等于空调设备能效比时，开启辅助降温换热装置；当辅助降温换热装置能效比小于空调设备能效比时，关闭辅助降温换热装置。

所述辅助降温换热装置具有九种运行模式，即室内外循环风机风速分别为：外高内高(E11)、外高内中(E12)、外高内低(E13)、外中内高(E21)、外中内中(E22)、外中内低(E23)、外低内高(E31)、外低内中(E32)、外低内低(E33)；在各种运行模式的温差-能效比图中，查出各种运行模式下在该室内外温差时辅助降温换热装置最高能效比(Exy)，根据空调温差-能效图查出该室内外温差时空调设备能效比，当辅助降温换热装置最高能效比(Exy)大于等于空调设备能效比时，开启辅助降温换热装置；当辅助降温换热装置最高能效比(Exy)小于空调设备能效比时，关闭辅助降温换热装置。

当室内空气温度小于用户设定室内最低温度值时，关闭辅助降温换热装置。所述的空调设备能效比为用户设定的固定值。

本发明能精确判断辅助降温换热装置最节能的开停时间，从而实现高效节能；同时能够使辅助降温换热装置更好的适应不同的空调设备，与空调设备配合使用；强化了辅助降温换热装置的适应性和通用性。

附图说明

图1是室内温度一定时，不同温差情况下空调设备和辅助降温换热装置的能效比曲线示意图；

图2是不同温差时，不同运行模式能效比曲线的示意图；

图3是辅助降温换热装置的开机控制流程框图。

图中：I为空调设备在不同温差情况下的能效比曲线，I′为空调设备采用固定能效比时的曲线，II为辅助降温换热装置在不同温差情况下的能效比曲线，III为辅助降温换热装置在内低外低模式下的能效比曲线，T0为采用固定的空调设备能效比E2＝4.1时的温差值，T1为空调设备与辅助降温换热装置在内高外高时能效比相同的温差值，T2为空调设备与辅助降温换热装置在内低外低时能效比相同的温差值。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。

实施例一是采用本发明披露的控制方法的一种辅助降温换热装置，辅助降温换热装置安装在房间内或者房间外，包括室内空气风机、换热器和室外空气风机，两个风机分别驱动室内外空气在换热器中进行热交换，使室外温度低的空气把室内的热量带出，从而降低房间内的温度。其中换热器为空气-空气热交换器，包括平板层叠式换热器，平行流道换热器、转轮式空气热交换器和热管热交换器，优选平板层叠式热交换器和热管热交换器。本实施例一的换热器采用的是层叠式平板换热器。如图1所示，图中横坐标是室内外的温差(室内温度减去室外温度的差值)，纵坐标是能效比，曲线I表示空调设备在不同温差情况下的能效比，曲线I′表示空调采用固定能效比时曲线，曲线II表示辅助降温换热装置在不同温差情况下的能效比，从图中可以看出，辅助降温换热装置温差较小时，能效比非常小，随着温差的增大从无到有，并且，在温差达到T1以前，辅助降温换热装置能效比E1都要小于空调设备能效比E2，所以在温差小于T1时，开辅助降温换热装置消耗同样的电能，所产生的冷量要小于空调。对系统不了解的用户，往往拿空调标准工况下(内27外32)的能效作为开启辅助降温换热装置的参考能效，其实，我们可以看出室外温度降低后，特别是室外温度低于室内温度时，空调的能效是明显上升的，这样往往造成了过早开机，使得实际运行中开辅助降温换热装置消耗同样的电能，所产生的冷量要小于空调。

辅助降温换热装置有内外循环风机，风机的转速不同，使得辅助降温换热装置运行有多种不同的形式，文中提到的E1模式一般为最常用的内外都采用高风的模式，即E11模式。辅助降温换热装置一般有九种不同运行模式，即室内外循环风机风速分别为：外高内高E11、外高内中E12、外高内低E13、外中内高E21、外中内中E22、外中内低E23、外低内高E31、外低内中E32、外低内低E33，在各种运行模式中，内外空气的循环量不同，风机的电机的耗电量也不一样，所以造成了制冷量和能效的不同，而E1(E11)模式采用内外双高风速运行，一般是制冷量最大，而能效比最小；对于不同的辅助降温换热装置具体那一种模式的能效比最高，要看具体的情况。按照本实施例一，采用E33(即内低外低时)模式采用内外双低风速运行时，能效比是最高的，如图2所示，曲线III为辅助降温换热装置在内低外低E33模式时的能效比，从图上可以看出，曲线III在达到相同能效比时，需要的温差总是小于曲线II。T2为曲线III与曲线I空调在不同温差情况下的能效比E2的交点，即在温度为T2时，辅助降温换热装置的能效比和空调能效比相同，即可以开启辅助降温换热装置。从图2可以看出T2小于T1，也即按照E33模式运行，可以比按照E11模式运行更早开启辅助降温换热装置。

图3是辅助降温换热装置的开机控制流程框图，实施例一中空调设备能效比E2采用了固定值，由于空调运行时间较长，设定的E2值为4.1，辅助降温换热装置的运行步骤包括：

a、选择进入节能换热模式；

b、测量室内空气温度T内和室外空气温度T外，计算室内外温差T差；

c、根据辅助降温换热装置温差-能效比图查出在该室内外温差时辅助降温换热装置能效比E1，根据空调温差-能效图查出在该室内外温差时空调设备能效比E2＝4.1，当E1大于等于E2＝4.1时，开启辅助降温换热装置；

d、当E1小于E2＝4.1时，关闭辅助降温换热装置。

如图1中I′曲线和II曲线的交点，T0为采用固定E2＝4.1时的温差值，当温差大于等于T0时，满足辅助降温换热装置的开启条件，内外风机开启。

实施例二是采用多种运行模式的一种辅助降温换热装置，设置有九种运行模式，即室内外循环风机风速分别为：外高内高E11、外高内中E12、外高内低E13、外中内高E21、外中内中E22、外中内低E23、外低内高E31、外低内中E32、外低内低E33，辅助降温换热装置的运行步骤包括：

a、选择进入节能换热模式；

b、测量室内空气温度T内和室外空气温度T外，计算室内外温差T差；

c、根据辅助降温换热装置九种不同运行模式中各温差-能效比图，即图2中曲线III，查出在该室内外温差时辅助降温换热装置能效比最高为E33，根据空调温差-能效图查出在该室内外温差时空调设备能效比E2，当E33大于等于E2时，即温差大于等于T2时开启辅助降温换热装置；

d、当E33小于E2时，即温差小于T2时关闭辅助降温换热装置；

e、当室内温度T内低于T低＝10度时，关闭辅助降温换热装置。

T低为用户设定室内最低温度值，设备房间内的温度并非越低越好，过低的温度会引起出风口温度低于室内空气的露点温度，所以用户根据室内许可的湿度设定T低，可以保证设备房间内空气温度湿度符合设备运行要求。当房间内温度达到T低时，停止降温换热装置运行，实施例二中T低为室内温度等于10度。

此外，根据辅助降温换热装置九种不同运行模式中各温差-能效比图，查出在该室内外温差时辅助降温换热装置最高能效比Exy，根据空调温差-能效图查出在该室内外温差时空调能效比E2，当Exy大于等于E2时，开启辅助降温换热装置；当Exy小于E2时，关闭辅助降温换热装置。空调设备能效比E2为用户设定的固定值，对于新设备用户可以设置较高的能效比E2，对于运行时间长的设备可以设置较低的能效比E2，使辅助降温换热装置较早开启。本实施例二采用的换热器是热管换热器，其中加热段在室内循环空气侧，冷凝段为室外循环空气侧，热管采用的是铜管+铝箔翅片形式。

以上所说明的附图及实施例是对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，属示意性实施例，用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

Claims (4)

1.一种空调辅助降温换热装置的节能控制方法，辅助降温换热装置包括室内空气风机、换热器和室外空气风机，两个风机分别驱动室内外空气在换热器中进行热交换，把室外空气的冷量交换给室内空气，同时把室内的热量带出，其特征是所述的节能控制方法包括以下步骤：

a、选择进入节能换热模式；

b、测量室内空气温度(T内)和室外空气温度(T外)，计算室内外温差(T差)；

c、根据辅助降温换热装置温差-能效比图查出在该室内外温差(T差)时辅助降温换热装置能效比(E1)，根据空调温差-能效图查出在该室内外温差(T差)时空调设备能效比(E2)，当辅助降温换热装置能效比(E1)大于等于空调设备能效比(E2)时，开启辅助降温换热装置；当辅助降温换热装置能效比(E1)小于空调设备能效比(E2)时，关闭辅助降温换热装置。

2、根据权利要求1所述空调辅助降温换热装置的节能控制方法，其特征是：所述辅助降温换热装置具有九种运行模式，即室内外循环风机风速分别为：外高内高(E11)、外高内中(E12)、外高内低(E13)、外中内高(E21)、外中内中(E22)、外中内低(E23)、外低内高(E31)、外低内中(E32)、外低内低(E33)；在各种运行模式的温差-能效比图中，查出各种运行模式下在该室内外温差时辅助降温换热装置最高能效比(Exy)，根据空调温差-能效图查出该室内外温差时空调设备能效比，当辅助降温换热装置最高能效比(Exy)大于等于空调设备能效比时，开启辅助降温换热装置；当辅助降温换热装置最高能效比(Exy)小于空调设备能效比时，关闭辅助降温换热装置。

3、根据权利要求1或2任一所述空调辅助降温换热装置的节能控制方法，其特征是所述的控制步骤还包括：当室内空气温度小于用户设定室内最低温度值时，关闭辅助降温换热装置。

4、根据权利要求3所述空调辅助降温换热装置的节能控制方法，其特征是：所述的空调设备能效比为用户设定的固定值。

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