CN102506487B - 降温装置用优化焓差方法 - Google Patents

Abstract

一种降温装置用优化焓差方法，将水蒸发空调室外湿空气的实际焓值和水蒸发空调调节区域即目标区域需要控制的干球温度、相对湿度范围内允许的最大焓值进行比较；如果实际焓值小于目标区域最大焓值，则水蒸发空调的控制系统启用水蒸发制冷；否则，水蒸发空调的控制系统停止水蒸发制冷，启用压缩机做功制冷。本发明的优化焓差方法大幅度提高了原来的焓差空调系统的利用率，也就提高了总体综合节能效率；在当前大力发展节能减排技术的氛围下，凸显了其不可估量的重要性。

Description

降温装置用优化焓差方法

技术领域

本发明涉及一种利用水蒸发降温原理来降低温度的装置的控制方法，尤其是一种在给某个区域降温的时候 ，判断是否可以利用低焓的湿空气来降温的方法。具体地说是一种降温装置用优化焓差方法。 

降温装置的名称有（但不限于）水蒸发空调、等焓空调、焓差空调系统等称呼，下文仅以焓差空调系统作为利用水蒸发降温原理来降低温度的装置的阐述对象。 

背景技术

随着社会的发展，节约能源已经成为社会共识。为了节约电力资源，很多设备利用水直接蒸发制冷原理来降低空气温度，比如智能新风焓差环保空调系统即焓差空调系统。焓差空调系统的理念是用小能源消耗实现用区域外低焓的湿空气代替区域内高焓的湿空气，从而达到降温目的。由于低焓的湿空气比高焓的湿空气所含的能量低，但是温度不一定低，所以焓差空调系统要用水直接蒸发来让通过的低焓的湿空气发生加湿降温的等焓变换后，再把此低温高湿低焓的湿空气送入特定区域，才能够实现对特定区域降温的目的。 

目前基本所有空调降温原理都是基于蒸发降温，比如普通空调利用氟利昂从液态到气态变化（蒸发）时候吸热的原理给一定区域降温，然后再用压缩机做功把变成气态的氟利昂压成液态，准备下一个制冷循环。从中可以看出，空调消耗电能资源主要就是用在压缩机对氟利昂的做功上，否则氟利昂就不能够再次利用来蒸发降温。 

同样水的蒸发过程也是一个吸热过程，所以很多设备利用水蒸发降温原理来降低空气温度。由于水资源的相对容易获取，对自然也没有污染，所以可以直接排放到空气中，就不需要再回收重复利用。也就是说一直持续给焓差空调系统供应液态的水，然后水蒸发后直接进入环境，不再回收。从中可以看出，焓差空调系统不需要用压缩机把气态的水压缩成液态的水，这就是焓差空调系统能够比带压缩机的空调节能的根本所在。 

所以，只要条件允许，用焓差空调系统代替带压缩机的空调的时间越长，就越节能。只有条件不允许的时候，，才可以开启带压缩机的空调。 

传统焓差方法是比较空调调节区域内和区域外的湿空气的焓值，只有区域外的湿空气的焓值比区域内的湿空气的焓值小（这就是焓差说法的由来），且小到一定程度后，焓差空调系统才启动，通过等焓变换让区域外的湿空气湿度上升、温度下降，用来替换室内高温的湿空气，从而达到降低区域内温度的目的。 

当区域外的湿空气比区域内的湿空气的焓值还要高的时候，即使焓差空调系统等焓变换效率100%，区域外的湿空气通过焓差空调系统后，相对湿度上升到100%，温度还是比区域内的湿空气的温度高。此时，就没有替换价值。 

焓差空调系统在条件满足的时候，确实能够节约大量的能源。经过通信机房实际使用后，发现可以节约能源50%以上。 

但是，经过理论分析和实验后，发现上述焓差理论还是存在一些不足之初，还不能够让焓差空调系统的节能效率得到充分发挥。在某些情况下，上述理论基础上的焓差空调系统将失去节能用途；而事实上此时区域外的湿空气还是有可以利用的价值的。 

如图1所示，如果目标区域需要将温度控制在21℃到25℃之间，相对湿度控制在40%到70%之间(即方框内的范围)，当区域外湿空气温湿度在C点（27℃，45%），区域内湿空气温湿度在A点（26℃，45%）的时候，C点的焓值是52.7kj/kg(由于采用的焓湿图不同可能会导致焓值稍有差异)，A点的焓值是50.2kj/kg。此时，区域外湿空气的焓值大于区域内湿空气的焓值，焓差条件不满足，普通焓差空调系统关闭，启动普通空调降温。 

普通空调降温的时候，假设不是工作在除湿的状态，则区域内湿空气中的绝对含湿量不变，保持在9.45g/kg。那么，通过空调降温后，区域内湿空气状态将会变化到B点（20℃，65%），焓值为44.2kj/kg，焓值变得更低，更加不可能利用区域外C点的湿空气温来替换。 

由于B点已经优于了目标区域需要控制的范围，所以空调此时也会停止制冷。启动普通空调的时候，目标区域（比如通信机房）处于封闭状态，所以区域内湿空气中的绝对含湿量不会变化。随着目标区域温度的上升，区域内湿空气状态将又会变化回到A点。超过了目标区域需要控制的范围，普通空调将再次启动制冷降温。区域内湿空气状态将会在A点和B点之间多次反复，从而焓差空调系统得不到任何利用机会，不能够达到节能效果。 

而实际上，此时区域外的湿空气仍然是具有利用价值的。因为C点的焓值为52.7kj/kg，虽然大于区域内湿空气的焓值，但是通过等焓变换后，可以到达D点（23℃，66%），焓值为52.7kj/kg。很显然D点是落在目标区域需要控制的范围内的，从这个角度看这个时候完全是可以启动焓差空调系统工作，停止普通空调的。 

所以，传统的焓差控制方法还存在缺陷，不能够发挥焓差设备的最大功效。 

发明内容

本发明的目的是针对传统的降温装置焓差控制方法存在缺陷，不能够发挥焓差系统的最大功效的问题，提出一种优化的降温装置用优化焓差方法，达到充分利用焓差空调系统，实现节能最大化的目标。 

本发明的技术方案是： 

 本发明在判断是否可以利用室外湿空气的时候，不是用室外湿空气的焓值和室内湿空气的焓值做比较，而是利用室外湿空气的焓值和室内允许的最大焓值做比较。比如在图1所示条件下，室内允许的最大焓值是60.6kj/kg（25℃，70%）。若室内湿空气在A点，焓值是50.2kj/kg，室外湿空气在C点，焓值52.7kj/kg，虽然室外焓值大于室内焓值，但是此时室外湿空气焓值小于室内允许的最大焓值，所以，还是可以利用的。

一种降温装置用优化焓差方法，将水蒸发空调室外湿空气的实际焓值和水蒸发空调调节区域即目标区域需要控制的干球温度、相对湿度范围内允许的最大焓值进行比较；如果实际焓值小于目标区域最大焓值，则水蒸发空调的控制系统启用水蒸发制冷；否则，水蒸发空调的控制系统停止水蒸发制冷，启用压缩机做功制冷。 

本发明包括以下步骤： 

（a）、设定水蒸发空调所在地即目标区域的干球温度范围和相对湿度范围；

（b）、计算目标区域最高温度、最大相对湿度对应点的最大焓值；

（c）、测量室外环境的实际干球温度和相对湿度，计算外部区域的实际焓值；

（d）、比较目标区域内允许的最大焓值和外部区域的实际焓值；

如果实际焓值小于最大焓值，水蒸发空调的控制系统启用水蒸发制冷；

否则，水蒸发空调的控制系统停止水蒸发制冷，启用压缩机做功制冷。

本发明中，当实际焓值小于最大允许焓值5kj/kg时，水蒸发空调的控制系统启用水蒸发制冷。 

本发明的有益效果： 

本发明的优化焓差方法大幅度提高了原来的焓差空调系统的利用率，也就提高了总体综合节能效率；在当前大力发展节能减排技术的氛围下，凸显了其不可估量的重要性。

目前电信智能新风焓差环保空调系统大量进行建设，如果很多省市都采用该优化焓差方法对智能新风焓差环保空调系统进行控制的话，将产生很大的经济效益。 

本发明的优化焓差方法抓住了事物的本质矛盾，没有被表面现象所迷惑。目标区域内的环境既然有一个控制范围要求，那么，我们的工作就是要满足这个要求，只要满足控制范围就可以。目标区域内当前的湿空气的温湿度只是用来和控制范围比较是否超出控制范围，假如超出了控制范围，则启用本发明的优化焓差方法去判断是启用焓差空调系统还是启用普通空调。 

附图说明

图1是的湿空气状态变化示意图。 

横坐标为空气的相对湿度，纵坐标为空气干球温度，在上方的虚线表示是等焓变化过程，在下方的虚线表示是机械制冷时候的变化过程。 

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本发明作进一步的说明。 

一种降温装置即焓差空调系统用优化焓差方法，将焓差空调系统控制区域外部湿空气的实际焓值和焓差空调系统控制区域（即目标区域）内允许的最大焓值进行比较；如果实际焓值小于目标区域最大允许焓值，则焓差空调系统的控制系统启用水蒸发制冷；否则，焓差空调系统的控制系统停止水蒸发制冷，启用压缩机做功制冷。 

本发明的优化焓差方法，包括以下步骤： 

（a）、设定焓差空调系统控制区域（即目标区域）的干球温度范围和相对湿度范围；

（b）、计算得到目标区域最高干球温度、最大相对湿度对应点的最大焓值，作为目标区域最大允许焓值；

（c）、测量目标区域外部的实际干球温度和相对湿度，得到目标区域外部湿空气的实际焓值；

（d）、比较实际焓值和最大允许焓值；

如果实际焓值小于最大允许焓值，焓差空调系统的控制系统启用水蒸发制冷；

否则，焓差空调系统的控制系统停止水蒸发制冷，启用压缩机做功制冷。

本发明的优化焓差方法，当实际焓值比最大允许焓值小若干（比如3.0kj/kg以上）时，焓差空调系统的控制系统启用水蒸发制冷。 

本发明的优化焓差方法是拿区域外湿空气的焓值和目标区域需要控制的范围内允许的最大焓值做比较，而不是拿区域外湿空气的焓值和当前区域内湿空气的焓值做比较。只要区域外湿空气的焓值比控制范围内允许的最大焓值小，并小到一定程度就可以启用焓差空调系统来让目标区域内的环境达到要求。 

如图1所示，比如说一个目标区域需要控制的范围是：温度从21℃到25℃之间，相对湿度从40%到70%之间。那么此范围内允许的最大焓值点就是最高温度、最高湿度点（25℃，70%），焓值为60.6kj/kg。 

当区域外湿空气温湿度在C点（27℃，45%），区域内湿空气温湿度在A点（26℃，45%）的时候，A点超出了控制范围，必须要降温处理；虽然C点的焓值大于A点的焓值，但是却小于目标区域需要控制的范围内允许的最大焓值，所以，采用本发明的优化焓差方法后，就可以启用焓差空调系统把C点的区域外湿空气经过等焓变换至D点后，送入目标区域。 

现在虽然D点的焓值大于A点，但是D点满足目标要求，A点不满足目标要求，当外界实际环境在A点时，可以启动焓差空调系统，蒸发降温。 

本发明的优化焓差方法抓住了事物的本质矛盾，没有被表面现象所迷惑。目标区域内的环境既然有一个控制范围要求，那么，我们的工作就是要满足这个要求，只要满足控制范围就可以。目标区域内当前的湿空气的温湿度只是用来和控制范围比较是否超出控制范围，假如超出了控制范围，则启用本发明的优化焓差方法去判断是启用焓差空调系统还是启用普通空调。 

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种降温装置用优化焓差方法，其特征是：将水蒸发空调室外湿空气的实际焓值和水蒸发空调调节区域即目标区域需要控制的干球温度、相对湿度范围内允许的最大焓值进行比较；如果实际焓值小于目标区域最大焓值，则水蒸发空调的控制系统启用水蒸发制冷；否则，水蒸发空调的控制系统停止水蒸发制冷，启用压缩机做功制冷；它包括以下步骤：

（a）、设定水蒸发空调所在地即目标区域的干球温度范围和相对湿度范围；

（b）、计算目标区域最高温度、最大相对湿度对应点的最大焓值；

（c）、测量室外环境的实际干球温度和相对湿度，计算外部区域的实际焓值；

（d）、比较目标区域内允许的最大焓值和外部区域的实际焓值；

如果实际焓值小于最大焓值，水蒸发空调的控制系统启用水蒸发制冷；

否则，水蒸发空调的控制系统停止水蒸发制冷，启用压缩机做功制冷。

2.根据权利要求1所述的降温装置用优化焓差方法，其特征是：当实际焓值小于最大允许焓值5kj/kg时，水蒸发空调的控制系统启用水蒸发制冷。

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