CN103765121A - 用于运行液体-空气热量交换设备的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于运行液体-空气热量交换设备的方法，其中至少在第一被动的热量交换级（2）中在液体和空气之间交换热量，所述方法具有下述方法步骤：测定环境空气的露点温度；确定环境空气的露点温度是否高于液体的温度，并且如果是这种情况的话，那么在称为脉冲运行的运行模式中根据下述步骤运行热量交换设备：在预设的持续时间期间让液体流动穿过第一热量交换级（2）；阻止液体流动穿过第一级，并且测量和监控在空气从第一热量交换级（2）排出之后的空气的温度，其中空气的在从第一热量交换级（2）排出之后测量的温度显示第一温升，随后在近似恒定的水平上保持一定时间，并且随后显示第二温升；检测第二温升并且在检测第二温升之后，结束对液体流动穿过所述第一热量交换级（2）的阻止，以及只要空气的露点温度高于液体的温度，那么重复这些步骤。

Description

用于运行液体-空气热量交换设备的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行液体-空气热量交换设备的方法。

背景技术

所述方法适合于运行液体-空气热量交换设备，所述液体-空气热量交换设备具有被动的热量交换级，空气在所述热量交换级中穿过第一流动通道，所述第一流动通道沿垂直方向伸展，并且引导液体穿过第二流动通道，其中这两个流动通道在这个级中通过热被动的分隔壁来分隔。术语“热被动”意味着，在进行做功时进行热量交换。流动通道包含多个薄片，所述薄片与热被动的分隔壁良好地热力学连接。用于空气的流动通道中的薄片之间的间距相对于其表面的大小是小的，因此热量交换是有效的。

如果空气具有高的相对空气湿度，那么特别是能够在炎热的夏天发生空气的露点温度高于液体的温度。这导致，包含在空气中的湿气作为冷凝物凝聚在薄片上。因为热量交换设备的结构大小通常为狭窄的界限所决定，所以困难的是，特别是在竖直引导空气流时将薄片构成为使得所产生的水完全地滴落和流出。这导致，水越来越多地阻塞薄片之间的间隙并且由于所产生的空气阻力使进一步有效地冷却空气变得不可能。

从GB2461365中已知具有至少一个辐射体的中央加热系统，所述中央加热系统也能够用于冷却。在冷却运行中，循环穿过辐射体的液体借助于热量交换器提取热量。所提取的热量借助于第二热量交换器输出给热存储器。这两个热量交换器是压缩机驱动的热泵的一部分。为了阻止湿气能够冷凝在辐射器上，通过测量辐射器环境中的温度和湿度测定空气的露点，并且然后当所测定的露点温度接近辐射器的温度时，降低冷却功率。

从EP508766中已知一种用于控制空调设备的方法，其中在冷却运行中测定下述温度：在所述温度的情况下在测试元件上出现水的冷凝，并且在所述温度的情况下随后负责使冷却液体的温度高于冷凝温度。这例如通过停止冷却运行来实现。

从现有技术中已知的解决方案具有共同的目标，即防止冷凝物的积聚，并且这通过降低冷却功率或者中断冷却运行来实现。

发明内容

本发明的目的在于，消除所提出的问题。

所述目的根据本发明通过权利要求1的特征来实现。有利的设计方案从从属权利要求中得出。

本发明涉及液体-空气热量交换设备的运行，所述液体-空气热量交换设备具有用于空气的第一流动通道和用于液体的第二流动通道。热量交换设备包含被动的第一热量交换级，在所述第一热量交换级中第一流动通道和第二流动通道由热被动的分隔壁分隔；并且可选择地包括主动的第二热量交换级，在所述第二热量交换级中空气以主动的方式，也就是说，通过将热量从一侧泵送到另一侧的方式冷却或者加热。热被动分隔壁由良好导热的材料构成。在第二热量交换级中有利地装入适当的冷凝物排出系统。第一和第二流动通道也能够是多个平行伸展的流动通道的任一个。一个或多个用于空气的流通通道包含薄片。

本发明提出一种方法，以便实现上述目的。所述方法包括两部分，即第一部分，其中测定空气的露点温度是否高于液体的温度。这通过如下步骤来实现：

测定环境空气的露点温度，也就是说确定空气的在其进入第一热量交换级之前的露点温度，

将空气的所测定的露点温度与液体的所测量的或者由上级的控制设备所传输的温度进行比较。

空气的露点温度例如能够通过如下方式来测定：

在空气进入第一热量交换级之前测量空气的温度和空气的湿度，以及紧接着，

从空气的测量的温度和测量的湿度中确定空气的露点温度。

从空气的测量的温度T和测量的湿度中确定空气的露点温度例如能够借助于莫利尔图来进行。称作T_p1露点温度替选地能够通过借助于如下公式进行计算来测定：

$T_{p1}=\frac{241.2*1n\left(\frac{\mathrm{phi}}{100}\right)+\frac{4222.03716*T}{241.2+T}}{17.5043-1n\left(\frac{\mathrm{phi}}{100}\right)-\frac{17.5043*T}{241.2+T}},$

其中温度T和T_p1的度量单位是摄氏度并且空气湿度phi能够用作为以百分比表示的相对空气湿度。

也能够测量空气的h-x图的另外两个变量（h表示焓，x表示绝对湿度），例如出自空气的干球温度、湿球温度、比焓和密度中的两个，并且从中测定空气的露点温度。

如果并且只要空气的露点温度高于液体的温度，那么就执行所述方法的第二部分，所述第二部分在于，使热量交换设备运行在被称为脉冲运行的运行模式中。脉冲运行包括如下持续地以相同顺序重复的步骤：

让液体在预设的持续时间期间流动穿过第一热量交换级，

阻止液体流动穿过第一热量交换级，并且测量和监控在从第一热量交换级排出之后的空气温度，其中所述在从第一热量交换级排出之后测量的空气温度显示第一温升，随后在良好近似恒定的水平上保持一定时间，所述恒定的水平相应于供应空气的湿球温度，并且随后显示第二温升，

检测第二温升并且在检测第二温升之后，结束对液体流动穿过第一温度交换级的阻止，

只要空气的露点温度高于液体的温度，就重复所述步骤。

在脉冲运行中通过执行所述方法的第一部分的方式周期性地或者不定期地检查如下条件，即空气的露点温度是否高于液体的温度。

在脉冲运行中通过蒸发去除冷凝物的阶段周期性地紧随积聚阶段，在此期间不中断地继续进行空气的冷却。虽然脉冲运行允许水暂时积聚在薄片之间，但是仍还阻止对薄片通过冷凝进行可能导致空气流的中止的堵塞，将水流断开的时间降低到最小进而提高热量交换设备的效率。

因此能够执行根据本发明的方法，热量交换设备配设有为此所需的温度和湿度传感器。

如果热量交换设备包括主动的第二级，在所述主动的第二级中通过输送能量泵送液体和空气之间的热量，然后引起阻止液体流动穿过第一热量交换级的步骤，此外根据第一变型形式，液体也不流动穿过第二热量交换级并且第二热量交换级被关断，或者阻止液体流动穿过第一热量交换级的步骤根据第二变型形式引起：将液体引导绕开第一热量交换级（旁通），以至于所述液体还能够流动穿过第二热量交换级。

附图说明

接下来根据实施例并且根据附图详细阐述本发明。附图没有按比例来绘制。

图1、2示意性地示出液体-空气热量交换设备的对于理解本发明所必需的部件的侧视图或者俯视图，所述液体-空气热量交换设备构建为用于按照根据本发明的方法来运行，

图3示出用于说明根据本发明的方法的三幅图。

具体实施方式

图1和2示意性地示出液体-空气热量交换设备1的对于理解本发明所必要的部件的侧视图或者俯视图，所述液体-空气热量交换设备具有被动的第一热量交换级2并且可选择的连接在下游的主动的热量交换级3。第一热量交换级2包括至少一个、优选多个用于空气的流动通道4和至少一个、优选多个用于液体的流动通道5。用于空气的流动通道4和用于液体的流动通道5以交替的顺序设置并且通过热被动的、良好导热的分隔壁分隔。用于空气的流动通道4包含多个薄片，所述薄片与热被动的分隔壁良好地热连接。薄片6之间的间距是小的，因此空气和液体之间的热量交换是有效的。用于空气的流动通道4在该实例中沿着竖直方向伸展。

可选的主动的第二热量交换级3能够以不同的方式构成。所述第二热量交换级例如能够包含具有压缩机的冷却回路，冷却液体在所述冷却回路中循环，其中空气与冷却回路交换热量。

在图1和2中示出的实例中，第二热量交换级3构成为，使得液体和空气之间的热量能够通过输送电能而交换，即借助于至少一个帕尔贴元件10。第二热量交换级3包含至少一个用于空气的流动通道7、至少一个用于液体的流动通道8和至少一个设置在其间的帕尔贴元件10，如果空气应被加热，那么所述帕尔贴元件将热量从液体泵送给空气，并且如果空气应被冷却，那么所述帕尔贴元件将热量从空气泵送给液体。液体在该实例中不经历聚集状态的改变。在所示出的实例中，空气在平行地设置的薄片9之间流动，所述薄片与至少一个帕尔贴元件10良好地热接触。

热量交换设备1还包括阀11并且可选择地包括旁通管路12，所述旁通管路的目的在下文中描述。

对于术语“帕尔贴元件”，在专业领域中通常如术语“热电元件”或者术语“帕尔贴-热泵”的同义词一样来使用。热电元件尤其基于帕尔贴效应，但是所述热电元件也能够基于另一种热电效应、例如被称为热隧道（英语是thermotunneling）的已知的原理。

热量交换设备1具有入口13和出口14，所述入口和出口能够连接到外部的液体回路上。在液体回路中循环的液体由外部的中样的设备被加热或者冷却到预设的温度。所使用的液体通常是水或者基于水的液体；但是也能够使用任何其它适合的液体。用于空气的流动通道4沿着垂直方向伸展。用于液体的流动通道设计为管路系统，所述管路系统将入口13和出口14彼此连接。热量交换设备1此外包含风扇以及必要的用于强制引导空气穿过第一热量交换级2并且只要存在就穿过第二热量交换级3的导板和引导元件，以及包括用于在第二热量交换级3中积聚的冷凝物的排出部15。液体的流动方向通过箭头16来示出，空气的流动方向通过箭头17来示出。

热量交换设备1此外包括对于根据本发明的运行所必需的传感器，即至少一个用于测量温度的温度传感器18和用于测量空气的湿度的湿度传感器19、设置在第二热量交换级2下游的用于测量空气的温度的温度传感器20和控制设备21，其中所述温度传感器和湿度传感器设置在第一热量交换级2的上游。液体的温度或者借助于例如设置在入口中的温度传感器22来测量，或者通过外部的中央设备传输给控制设备21。控制设备21评估由传感器传输的数据并且不仅控制穿过第一热量交换级2的液体的通流也控制至少一个帕尔贴元件10。

图3示出三个彼此叠加设置的图，所述图根据一个实例以时间t的函数说明根据本发明的方法的下述特征。

中间的图示出穿过第一热量交换级2的液体的通流。相应地在预设的持续时间T₁期间允许并且随后中断穿过第一热量交换级2的液体的通流，其中穿过第一热量交换级2的液体的通流的中断或者通过关闭阀11来实现，或者如果存在旁通管路12，那么通过切换阀11来进行，以至于液体流动穿过旁通管路12进而被引导绕开第一热量交换级2。

下部的图示出，在穿过第一热量交换级的液体的通流的中断也引起穿过第二热量交换级3的液体的通流的中断的情况下的流动穿过至少一个帕尔贴元件10的流。如果穿过第一热量交换级2的液体的通路被中断，那么流动穿过至少一个帕尔贴元件10的流才相应地或者同时或者以时间上的延迟被切断，因此至少一个帕尔贴元件10不过热。在其它情况下，即穿过第二热量交换级3的液体的通流不被中断，则至少一个帕尔贴元件10不被切断。

上部的图示出在从第一热量交换级2排出之后的空气的温度的变化，也就是说由温度传感器20所测量的温度的变化。明显可识别的是，第一温升23（例如从18℃到大约22℃）、近似恒定的水平24和第二温升25（例如从大约22℃到大约27℃）。

在上部的图中所示出的温度变化由下述重复的阶段A-D组成：

阶段A：穿过第一热量交换级2的液体的通流不中断。空气被冷却，例如被冷却到大约18℃。随着时间的推移，水在薄片6之间冷凝，所述水越发提高空气的流动阻力。

阶段B至D：穿过第二热量交换级2的液体的通流被中断。

阶段B：空气的温度提高到近似恒定的水平24上。

阶段C：空气的温度保持在水平24上，因为积聚在薄片6之间的水被蒸发并且在此空气被绝热冷却。

阶段D：只要薄片6之间的水被蒸发，空气的温度就进一步提高。

在图3中能够极其好地识别脉冲运行。因为各个循环（一个循环包括阶段A至D的序列）通常位于几分钟的范围中或者几十分钟的范围中，并且空气的露点温度通常仅缓慢地改变，所以露点温度在脉冲运行期间仅间或地再次被测量，例如每半小时测量一次或每小时测量一次，或者也可以其它的时间间隔测量。

Claims (4)

1.一种用于运行液体-空气热量交换设备的方法，其中空气至少在被动的第一热量交换级（2）中流动穿过至少一个第一流动通道（4），并且液体流动穿过至少一个第二流动通道（5），所述第一流动通道（4）具有薄片（6），所述第二流动通道通过热被动的分隔壁与至少一个所述第一流动通道（4）分隔，其特征在于设有下述方法步骤：

测定环境空气的露点温度，

确定所述环境空气的露点温度是否高于所述液体的温度，并且如果是这种情况的话，那么在称为脉冲运行的运行模式中根据下述步骤运行所述热量交换设备：

在预定的持续时间期间让所述液体流动穿过所述第一热量交换级（2），

防止所述液体流动穿过所述第一热量交换级（2），并且测量和监控在所述空气从所述第一热量交换级排出之后的空气的温度，其中所述空气的在从所述第一热量交换级（2）排出之后测量的所述温度显示第一温升，随后在近似恒定的水平上保持一定时间，并且随后显示第二温升，

检测所述第二温升并且在检测所述第二温升之后，结束对所述液体流动穿过所述第一热量交换级（2）的阻止，以及

只要所述环境空气的露点温度高于所述液体的温度，那么重复所述步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下方式获得所述环境空气的露点温度：

在所述空气进入所述第一热量交换级（2）之前测量所述空气的温度和所述空气的湿度，以及

从所述空气的测量的温度和测量的湿度中确定所述空气的露点温度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在主动的第二热量交换级（3）中，通过供给能量在所述液体和所述空气之间泵送热量，其特征在于，设有下述步骤：阻止所述液体流动穿过所述第一热量交换级（2），也引起所述液体不流动穿过所述第二热量交换级（3）并且断开所述第二热量交换级（3）。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在主动的第二热量交换级（3）中，通过输送能量在所述液体和所述空气之间交换热量，其特征在于设有下述步骤：阻止所述液体流动穿过所述第一热量交换级（2），引起将所述液体引导绕过所述第一热量交换级（2），以至于所述液体仍然能够流动穿过所述第二热量交换级（3）。

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