CN110081578B - 一种智能控制的带旁通管道的热交换器及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能控制的带旁通管道的热交换器及控制方法，属于通风系统技术领域，能够根据热交换器回收的冷热量和风机消耗的电功率智能调节旁通管道的阀门，最大化地降低全年运行能耗。该系统包括热交换器、数据采集系统、数据输入系统、数据处理系统以及旁通管道控制系统。其中，热交换器包括热交换芯体、热交换器壳体、设置于热交换器内部的新风系统、排风系统以及旁通系统，通过比较回收的实时冷热量Q与新风风机能耗和排风风机能耗之和Pe的大小来决定新风进风管、新风进风旁通管、排风出风管、排风出风旁通管的启闭。

Description

一种智能控制的带旁通管道的热交换器及控制方法
技术领域
本发明涉及通风系统技术领域，特别涉及一种智能控制的带旁通管道的热交换器及控制方法。
背景技术
空调系统中的新风负荷占整个系统负荷的30％～50％，夏季时在人员密集的建筑物内区，新风负荷甚至占到70％以上，所以减小新风负荷已成为空调系统节能的主要途径之一。
随着人们生活水平的提高，室内空气品质问题日益受到人们的关注，增大新风量稀释室内空气中污染物浓度是改善室内空气品质最直接、最有效的方法之一。新风量的增大虽然显著改善了室内空气品质，但也导致新风负荷相应增加，使提高室内空气品质与实现空调系统节能相矛盾。热回收的使用在一定程度上解决了这个矛盾，利用排风中的能量来预热(预冷)新风，在新风进入室内或空气处理机组的表冷器进行热湿处理之前，增加(降低)新风焓值，从而减小空调系统负荷。
大量的研究表明，热回收设备本身消耗的能量大于其节能量，需要考虑热交换器的旁通管道设计。目前现有的热交换器的旁通管道设计主要通过两种方式进行控制：一是手动控制，即过渡季节关闭热交换器，通过旁通管引进新风，其他季节反之；二是温差控制，即根据判断新风与排风的温度差变化来实时调节旁通管阀门启闭，上述两种方式均没有将热交换器的节能控制到最大化。手动控制，在室内外温差较大的过渡季节，热交换器也没有得到使用，引起不必要的能量损失。温差控制是凭借工程经验得出的温度控制范围，实际应用过程中也会存在一定的出入，导致节能的不充分。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种智能控制的带旁通管道的热交换器，能够根据热交换器回收的冷热量和风机消耗的电功率智能调节旁通管道的阀门，最大化地降低全年运行能耗。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种智能控制的带旁通管道的热交换器，包括：
热交换器，所述热交换器包括热交换芯体、热交换器壳体、设置于所述热交换器内部的新风进风旁通通道、新风出风管、新风出风旁通风管、排风进风管、排风进风旁通风管、排风出风旁通通道；设置于热交换器外部的新风进风旁通管、新风进风管、排风出风旁通管、排风出风管；新风进风管和新风进风旁通管的入口连接处设置有新风旁通控制器，所述排风出风旁通管和排风出风管入口连接处设有排风旁通控制器；
数据采集系统，所述数据采集系统包括分别对应设置于新风进风口和新风出风口上的焓值传感器；新风进风口和排风出风口上的风量传感器；新风进风口和排风出风口上的风压传感器；
数据输入系统，所述数据输入系统用于输入热交换器风机的效率和风机的传动效率；
数据处理系统，所述数据处理系统包括回收冷热量计算模块、风机能耗计算模块和能量比较模块；以及：
旁通管道控制系统，所述旁通管道控制系统根据所述数据处理系统传输的结果，分别控制新风进风管、新风进风旁通管、排风出风管、排风出风旁通管的启闭。
与现有技术相比，本发明有益的技术效果如下：
(1)本发明提供的智能控制的带旁通管道的热交换器，根据热交换器回收的冷热量和风机消耗的电功率智能调节旁通管道的阀门，最大化地降低全年运行能耗。
(2)本发明提供的智能控制的带旁通管道的热交换器，克服了提高室内空气品质与实现空调节能相矛盾的难题，将热交换器的节能控制到最大化，以最低的能耗保证良好的室内空气质量。
(3)本发明提供的智能控制的带旁通管道的热交换器，操作简便，自动化程度高，具有较好地推广价值。
进一步地，为了安装方便，所述数据输入系统设置于物业门房或者室内。
进一步地，为了取材方便，节省成本，所述新风旁通控制器和所述排风旁通控制器为三通阀。
本发明还提供了智能控制的带旁通管道的热交换器的控制方法，包括：
新风进风口风量传感器、新风进风口焓值传感器和新风出风口焓值传感器分别采集新风进风风量Gx、新风进风口焓值h21和新风出风口焓值h22；数据采集系统将采集的数据通过无线传输输送到数据处理系统中的回收冷热量计算模块，所述回收冷热量计算模块根据公式一得到回收的实时冷热量 Q；
Q＝Gx×|h21-h22| (公式一)；
新风进风口风压传感器、排风出风口风量传感器、排风出风口风压传感器分别采集新风进风风压Px、排风出风风量Gp和排风出风风压Pp，风机能量计算模块根据公式二得到实时的新风风机能耗和排风风机能耗之和Pe；
Figure 100002_1
；
式中，ηx为新风风机效率，ηmx为新风风机传动效率，ηp为排风风机效率，ηmp为排风风机传动效率；
数据处理系统中的能量比较模块实时判断Q和Pe的大小：
当Q≤Pe时，将控制命令传输给新风旁通控制器和排风旁通控制器，新风旁通控制器关闭新风进风管，开启新风进风旁通管，新风通过热交换器中的新风进风旁通通道，直接从新风出风旁通风管送入室内；同时，排风旁通控制器关闭排风出风管，开启排风出风旁通管，排风通过热交换器中的排风出风旁通通道，直接从排风进风旁通风管送出；
当Q＞Pe时，控制命令相反，新风旁通控制器开启新风进风管，关闭新风进风旁通管，启动新风风机，新风通过热交换器中的热交换芯体后通过新风出风管送入室内；同时，排风旁通控制器开启排风出风管，关闭排风出风旁通管，启动排风风机，室内排风通过热交换器中的热交换芯体后通过排风出风管送出。
进一步地，所述新风风机效率和新风风机传动效率根据新风风机设备参数直接输入数据输入系统；所述排风风机效率和排风风机传动效率根据排风风机设备参数直接输入数据输入系统。从而通过远程传输实现智能控制。
附图说明
图1是本发明一实施例中智能控制的带旁通管道的热交换器的结构示意图；
图2本发明一实施例中智能控制的带旁通管道的热交换器的控制系统示意图；
图3本发明一实施例中智能控制的带旁通管道的热交换器的系统工作流程图。
图中：
1-新风进风口风量传感器；2-新风进风口风压传感器；3-新风进风口焓值传感器；4-新风旁通控制器；5-新风进风旁通管；6-新风进风管；7-新风进风旁通通道；8-新风风机；9-热交换芯体；10-新风出风口焓值传感器； 11-新风出风管；12-新风出风旁通风管；13-排风出风口风量传感器；14- 排风出风口风压传感器；15-排风旁通控制器；16-排风出风旁通管；17- 排风出风管；18-排风风机；19-排风进风管；20-排风进风旁通风管；21- 排风出风旁通通道；22-热交换器壳体；23-数据处理系统。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的智能控制的带旁通管道的热交换器及空气净化方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
实施例一
下面结合图1至图3，详细说明本发明的智能控制的带旁通管道的热交换器的结构组成。
一种智能控制的带旁通管道的热交换器，包括热交换器、数据采集系统、数据输入系统、数据处理系统以及旁通管道控制系统。
热交换器包括热交换芯体9、热交换器壳体22、设置于热交换器内部的新风进风旁通通道7、新风出风管11、新风出风旁通风管12、排风进风管19、排风进风旁通风管20、排风出风旁通通道21；设置于热交换器外部的新风进风旁通管5、新风进风管6、排风出风旁通管16、排风出风管17；新风进风管旁通管5和新风进风管6的入口连接处设置有新风旁通控制器4，排风出风旁通管16和排风出风管17入口连接处设有排风旁通控制器；其中，新风进风旁通通道7、新风出风旁通风管12、排风进风旁通风管20、排风出风旁通通道 21、新风进风旁通管5、排风出风旁通管16不参与热交换。
数据采集系统包括设置于新风进风口上的新风进风口焓值传感器3和新风出风口上的焓值传感器10；新风进风口上的风量传感器1和排风出风口上的风量传感器13；新风进风口上的风压传感器2和排风出风口上的风压传感器14。
数据输入系统用于输入热交换器风机的效率和风机的传动效率；该风机包括新风风机8和排风风机18。
数据处理系统包括回收冷热量计算模块、风机能耗计算模块和能量比较模块；旁通管道控制系统根据数据处理系统传输的结果，分别控制新风进风管 6、新风进风旁通管5、排风出风管17、排风出风旁通管16的启闭。
具体来说，本发明提供的智能控制的带旁通管道的热交换器，根据热交换器回收的冷热量和风机消耗的电功率智能调节旁通管道的阀门，最大化地降低全年运行能耗。该装置使用方便，克服了提高室内空气品质与实现空调节能相矛盾的难题，将热交换器的节能控制到最大化，以最低的能耗保证良好的室内空气质量。
在本实施例中，更优选地，为了安装方便，数据输入系统设置于物业门房或者室内。
在本实施例中，更优选地，为了取材方便，节省成本，新风旁通控制器4 和排风旁通控制器15为三通阀。
请继续参考图1至图3，本发明还提供了使用智能控制的带旁通管道的热交换器的控制方法，该控制方法包括：
新风进风口风量传感器1、新风进风口焓值传感器3和新风出风口焓值传感器10分别采集新风进风风量Gx、新风进风口焓值h21和新风出风口焓值h22，将采集的数据通过无线传输输送到数据处理系统23中的回收冷热量计算模块，回收冷热量计算模块根据Q＝Gx×|h21-h22|公式得到回收的实时冷热量Q；
同时，新风进风口风压传感器2、排风出风口风量传感器13、排风出风口风压传感器14分别采集新风进风风压Px、排风出风风量Gp和排风出风风压Pp，将采集的数据通过无线传输输送到数据处理系统23中的风机能耗计算模块，风机能量计算模块根据
Figure BDA0002028403970000061
公式得到实时的新风风机能耗和排风风机能耗之和Pe。式中，ηx和ηmx分别为新风风机效率和传动效率，根据新风风机设备参数直接输入数据输入系统，ηp和ηmp分别为排风风机效率和传动效率，根据排风风机设备参数直接输入数据输入系统。
数据处理系统23中的能量比较模块实时判断Q和Pe的大小，当Q≤Pe时，将控制命令传输给新风旁通控制器4和排风旁通控制器15，新风旁通控制器4 关闭新风进风管6，开启新风进风旁通管5，新风通过热交换器中的新风进风旁通通道7，直接从新风出风旁通风管12送入室内；同时，排风旁通控制器 15关闭排风出风管17，开启排风出风旁通管16，排风通过热交换器中的排风出风旁通通道21，直接从排风进风旁通风管20送出。
当Q＞Pe时，控制命令相反，新风旁通控制器4开启新风进风管6，关闭新风进风旁通管5，启动新风风机8，新风通过热交换器中的热交换芯体后通过新风出风管11送入室内；同时，排风旁通控制器15开启排风出风管17，关闭排风出风旁通管16，启动排风风机18，室内排风通过热交换器中的热交换芯体后通过排风出风管19送出。
在本实施例中，更优选地，新风风机效率和新风风机传动效率根据新风风机设备参数直接输入数据输入系统；排风风机效率和排风风机传动效率根据排风风机设备参数直接输入数据输入系统。从而通过远程传输实现智能控制。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (4)

1.一种智能控制的带旁通管道的热交换器控制方法，其特征在于，采用智能控制的带旁通管道的热交换器，所述热交换器包括：
热交换器，所述热交换器包括热交换芯体、热交换器壳体、设置于所述热交换器内部的新风进风旁通通道、新风出风管、新风出风旁通风管、排风进风管、排风进风旁通风管、排风出风旁通通道；设置于热交换器外部的新风进风旁通管、新风进风管、排风出风旁通管、排风出风管；新风进风管和新风进风旁通管的入口连接处设置有新风旁通控制器，所述排风出风旁通管和排风出风管入口连接处设有排风旁通控制器；
数据采集系统，所述数据采集系统包括分别对应设置于新风进风口和新风出风口上的焓值传感器；新风进风口和排风出风口上的风量传感器；新风进风口和排风出风口上的风压传感器；
数据输入系统，所述数据输入系统用于输入热交换器风机的效率和风机的传动效率；
数据处理系统，所述数据处理系统包括回收冷热量计算模块、风机能耗计算模块和能量比较模块；以及
旁通管道控制系统，所述旁通管道控制系统根据所述数据处理系统传输的结果，分别控制新风进风管、新风进风旁通管、排风出风管、排风出风旁通管的启闭；
所述控制方法包括：
新风进风口风量传感器、新风进风口焓值传感器和新风出风口焓值传感器分别采集新风进风风量Gx、新风进风口焓值h21和新风出风口焓值h22；数据采集系统将采集的数据通过无线传输输送到数据处理系统中的回收冷热量计算模块，所述回收冷热量计算模块根据公式一得到回收的实时冷热量Q；
公式一：Q＝Gx×|h21-h22|；
新风进风口风压传感器、排风出风口风量传感器、排风出风口风压传感器分别采集新风进风风压Px、排风出风风量Gp和排风出风风压Pp，风机能量计算模块根据公式二得到实时的新风风机能耗和排风风机能耗之和Pe；
公式二：
Figure 1
；式中，ηx为新风风机效率，ηmx为新风风机传动效率，ηp为排风风机效率，ηmp为排风风机传动效率；
数据处理系统中的能量比较模块实时判断Q和Pe的大小：
当Q≤Pe时，将控制命令传输给新风旁通控制器和排风旁通控制器，新风旁通控制器关闭新风进风管，开启新风进风旁通管，新风通过热交换器中的新风进风旁通通道，直接从新风出风旁通风管送入室内；同时，排风旁通控制器关闭排风出风管，开启排风出风旁通管，排风通过热交换器中的排风出风旁通通道，直接从排风进风旁通风管送出；
当Q＞Pe时，控制命令相反，新风旁通控制器开启新风进风管，关闭新风进风旁通管，启动新风风机，新风通过热交换器中的热交换芯体后通过新风出风管送入室内；同时，排风旁通控制器开启排风出风管，关闭排风出风旁通管，启动排风风机，室内排风通过热交换器中的热交换芯体后通过排风出风管送出。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述新风风机效率和新风风机传动效率根据新风风机设备参数直接输入数据输入系统；所述排风风机效率和排风风机传动效率根据排风风机设备参数直接输入数据输入系统。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述数据输入系统设置于物业门房或者室内。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述新风旁通控制器和所述排风旁通控制器为三通阀。
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