SE532015C2 - Metod och anordning för optimering av värmeöverföringsegenskaperna i värmeväxlande ventilatonssystem - Google Patents

Metod och anordning för optimering av värmeöverföringsegenskaperna i värmeväxlande ventilatonssystem

Info

Publication number
SE532015C2
SE532015C2 SE0600569A SE0600569A SE532015C2 SE 532015 C2 SE532015 C2 SE 532015C2 SE 0600569 A SE0600569 A SE 0600569A SE 0600569 A SE0600569 A SE 0600569A SE 532015 C2 SE532015 C2 SE 532015C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
antifreeze
temperature
heat
level
incoming air
Prior art date
Application number
SE0600569A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0600569L (sv
Inventor
Mikael Nutsos
Original Assignee
Mikael Nutsos
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mikael Nutsos filed Critical Mikael Nutsos
Priority to SE0600569A priority Critical patent/SE532015C2/sv
Priority to RU2008140148A priority patent/RU2430322C2/ru
Priority to US12/282,384 priority patent/US8464783B2/en
Priority to EP20070748339 priority patent/EP1994354B1/en
Priority to CA 2645477 priority patent/CA2645477C/en
Priority to PCT/SE2007/050141 priority patent/WO2007106030A1/en
Priority to JP2009500331A priority patent/JP5226659B2/ja
Publication of SE0600569L publication Critical patent/SE0600569L/sv
Publication of SE532015C2 publication Critical patent/SE532015C2/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/002Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an intermediate heat-transfer fluid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/20Antifreeze additives therefor, e.g. for radiator liquids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/0095Devices for preventing damage by freezing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/006Preventing deposits of ice
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F23/00Features relating to the use of intermediate heat-exchange materials, e.g. selection of compositions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/30Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/41Defrosting; Preventing freezing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56Heat recovery units
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/0318Processes
    • Y10T137/0324With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0329Mixing of plural fluids of diverse characteristics or conditions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/2496Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2559Self-controlled branched flow systems
    • Y10T137/2562Dividing and recombining

Description

532 CNS 2 värmeavgivande enhet 130, även den företrädesvis i formen av en radiator.
Värmeupptagarenheten 125 är ansluten till värmeavgivarenheten 130 med ett rörarrangemang 135, vilka bildar värmeväxlarsystemet. Värmeväxlarsystemet kan därutöver omfatta en eller flera cirkulationspumpar, expansíonskärl etc. En värmebärande vätska cirkuleras i värmeväxlarsystemet (de tunna pilarna indikerar den värmebärande vätskans flöde). Värmet från den utgående luften värmer i värmeupptagarenheten 125 värmebärarvätskan och värmebärarvätskan överför värmet till värmeavgivarenheten 130, vilken värmer den inkommande luften.
Värmebärarvätskan ska ha lämpliga termodynamiska egenskaper för att uppta och avge värme liksom ha lämpliga flödesegenskaper. I de flesta fall är vatten den mest lämpliga värmebärarvätskan. Emellertid fmnes det, i vissa tillämpningar och i vissa områden, risk för att värmebärarvätskan fryser i värrneavgivarenheten 130, där värmebärarvätskan kyls ner. Detta kan vara fallet i den tempererade delen av världen, där under en vinterdag, den inkommande luften kan vara väsentligt under vattnets fryspunkt. Det bör observeras att fryseffekten vid värmeavgivareenheten 130 inte enbart beror på den inkommande luftens temperatur, utan även luftströmmens hastighet, vilken typiskt medför en effektiv fryseffekt som är väsentligt lägre än den som ges enbart av temperaturen. Frysning av värmebärarvätskan medför omedelbart funktionsfel i värmeväxlaren och kan orsaka driftstopp i hela ventilationssystemet.
Frysning av värmebärarvätskan förhindras genom att ett antifrysmedel tillsätts värmebärarvätskan. Ett antal antifrysmedel är kända och kan delas in i två huvudgrupper: antifrysmedel baserade på saltlösningar, till exempel alkaliska salter, och antifrysmedel baserade på organiska föreningar, till exempel alkohol eller glycol. Ett flertal antifrysmedel är kända och används frekvent för att förhindra frysning i olika tillämpningar. Ett urval antifrysmedel finns kommersiellt tillgängliga såsom [add refl. I tabell l listas ett urval antifrysmedel och deras egenskaper. De listade fryspunkterna härrör till olika blandningsproportioner av vatten och antifrysmedlet, och avspeglar ett typiskt användande, där en operatör har bestämt vilken fryspunkt som är acceptabel för värmeväxlarsystemet och tillsätter en mängd antifrysmedel till värmebärarvätskan för att uppnå blandningsproportionerna som motsvarar den bestämda fryspunkten. lO 532 Ü'l5 3 Tabell l illustrerar hur effektivt fryspunkten kan sänkas om dessa kända antifrysmedel används. Vid närmare granskning framgår även en annan egenskap hos antifrysmedlet, att värmebårarvätskans värmeöverföringskapaciteten är starkt omvänt beroende av tillsatsen av antifrysmedel. Om det vanliga antifrysmedlet propylenglykol betraktas som ett exempel, så ger en blandning med vatten så att en fryspunkt om -10 °C erhålls, en reduktion i värmeöverföringskapaciteten med 30% i jämförelse med rent vatten. Om propylenglykol adderas till värmebärarvätskan in en mängd som ger en fryspunkt vid -30 °C, blir reduktionen i värmeöverföringskapaciteten 60%. Vårmeväxlarsystemets effektivitet följer värmebärarens värmeöverföringskapacitet, och kan aldrig bli bättre än det värdet.
I storskaliga installationer bestäms mängden antifrysmedel vanligen vid installationen och ändras bara vid större underhåll. Blandningsproportionerna, vanligen benämnd antifrysmedelsnivån, kontrolleras vid periodiskt underhåll, och om antifrysmedelsnivån beñnns låg, tillsätts antifrysmedel.
Det ovan beskrivna scenariot är problematiskt ur energiåtervinningssynpunkt.
Antifrysmedelsnivån bestäms vanligen ur ett värsta-fall-scenario. l till exempel norra Skandinavien sker anpassning för att handha inkommande luft med en temperatur om -30 °C eller lägre, vilket ger, beroende på vilket antifrysmedel som används, en minskning av värmeöverföringskapaciteten med 40-60%. Denna låga fryspunkt behövs bara nägra dagar om året, även i norra Skandinavien. Då antifrysmedelsnivån vanligen inte ändras verkar värmeväxlarsystemet med samrna låga effektivitet även då de yttre förutsättningarna inte kräver det. Då detta är merparten av tiden, blir effektivitetsförlusterna mätta på årsbasis mycket stora. Även i områden med mindre kalla vintrar, till exempel i Centraleuropa, designas värmeväxlarsystem för dagar med temperaturer under fryspunkten. Även i detta fall, med en värmebärare med en fryspunkt om -8°C, kommer förlusterna att bli väsentliga. Därigenom uppkommer ett optimeringsproblem där antifrysmedelsnivån ska sänka fryspunkten till en tillräcklig temperatur och samtidigt ska värmeöverföringskapaciteten hållas så hög som möjligt.
Ett ytterligare problem uppkommer från det faktum att olämplig blandning av olika antifrysmedel kan leda till problem att fastställa nivån. Procenthalten antifrysmedel mäts ofta med en enkel optisk metod, vilken ger en hygglig uppskattning.
Mätmetoden är oftast tillförlitlig, men om vissa antifrysmedel blandas, till exempel l0 532 015 4 glykolbaserad antifrysmedel av olika typ, kan mätningarna bli otillförlitliga.
Mätningarna påverkas vanligen så att de indikerar en lägre antifrysmedelnivå än den faktiska. Detta leder till att användaren tillsätter ännu mer antifrysmedel, vanligen resulterande i en värmebärarvätska med frystemperatur som långt under alla tänkbara temperaturer. Det ska noteras att från ett termodynamiskt perspektiv för värmebärarvätskan är det i många fall acceptabelt, eller till och med fördelaktigt att blanda antifrysrnedel åtminstone inom de två grundkategorierna. Problemet uppkommer ur effekterna på mätmetoden. Problemet förstärks av att antifrysmedel säljs utgående från deras produktnamn och det är inte uppenbart för ventílationssystemsoperatören vilka de aktiva substanserna är, eller deras blandningsegenskaper.
Ett annat problem uppkommer från det faktum att operatörerna ofta har dålig kunskap om nackdelarna med att reducera värmeöverföfingskapaciteten och ofta tillsätter väsentligt mer antifrysmedel än rekommenderat, för att vara säkra på att systemet inte fryser. Detta reducerar värmeväxlarsystemets effektivitet ytterligare.
Problemet med låg värmeöverföringskapacitet på grund av en antifrysmedelnivå som är onödigt hög större delen av tiden är inte begränsat till värmevåzdarsystem för ventilationstillärnpningar. Samma problem uppkommer i till exempel solfångarpaneler, värmesystem för växthus, samt system för att värma vägar, landningsbanor och gågator.
Metoder för att separera antifrysmedel från vatten är kända, och används främst i miljövårdande syfte, då antifrysmedlen i många fall anses vara förorenande.
Storskaliga system för att separera antifrysmedel från vatten återfinns ofta på flygplatser och är avsedda att ta hand om de stora mängder antifrysåmnen som förbrukas vid avisning av flygplan. US 5,626,7'70 beskriver ett system för att ta hand om kylarvätskan från fordon, genom användandet av en serie filter. Syftet är det samma som flygplatssystemens.
Tabell 1: Namn Temper (vatten-saltlösning) Etylenglykol-vatten Ewlalkohoi-vatten Propyi engiykoi-vatten Temper (vatten-saitlösning) Etyienglykoi-vatten Etylaikoh oi-v arten Propylenglykoi-vatteh Temper (vatten-saltlösning) Ternper (vatten-saitlösnirig) Etgrlenglykol-vatten Etyien glykol-vatren Etyialkohol-vatten Etylalkoh oi-vatten Propylenglgrkol-vatten Propylenglykoi-vatten Medietemperatur 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 0 grader 532 G15 Fryspunkt -10 grader -10 grader -10 grader -10 grader -30 grader -30 grader -30 grader -30 grader -10 grader -30 grader -10 grader -30 grader -10 grader -30 grader -10 grader -30 grader Överföring vid spec driftfall 1?68,6 *rNfm2*i< 15148 WIm2*K 12934 WImTK 12480 WimTK 14554 WfmïK 10048 WImTK 898,2 WImTK 666,6 WImTK 17686 WImTK 14554 WImTK 1514,8W!m2*i< 10048 WImTK 12934 WfmTK 898,2 Wfrr|2fl< 12489 Wfrr|2*i< 666,6 WJmTK Överföring % 0% 314% -27945 -ZQÛ/n 0% -43°/: -49 % -62 % 0% -1 8°fo 0% 13496 0% -31 % 0 % -4Y % Redogörelse fór uppfinningen Det objektiva problemet är att tillhandahålla en metod och en anordning för att kontrollera antifrysmedelsnivån i ett värmevâxlarsystem, och därigenom optimera värmeväxlarsystemets effektivitet.
Problemet löses genom metod såsom den definieras i krav l och av systemet såsom definieras i krav 5.
Föreliggande uppfinning tillhandahåller en metod och en anordning för att optimera antifrysmedelsnivån i en värmebärare i ett värmeväzrlarsystem. Metoden innefattar att bestämma en önskad antiírysrnedelnivå som åtminstone till en del baseras på temperaturen i det medium till vilket värmeväxlarsysternet ska avge värme till och kontrollera nuvarande antifrysmedelnivå i vårmebäraren. Antífrysmedel tillsätts till vârmebäraren om den nuvarande nivån är ett förbestämt värde under den önskade nivån, och avlägsnad från värmebäraren om den nuvarande nivån är ett förbestämt värde högre än den önskade nivån.
Enligt en utföringsforrn av uppfinningen är den önskade antifrysmedelsnivån bestämd baserat även på långtidsmätningar av temperaturen i det inkommande mediet. Alternativt, eller som ett komplement, kan väderleksprognoser tillhandahällna av en extern källa, användas i bestämníngsprocessen. Genom att insamla och analysera statistik över valda antifrysmedelriivåer vid olika utomhustemperaturer och resulterande temperatur i värmebärarvätskan kan en automatisk anpassning ske till den lokala installationen och förutsättningarna.
Ett värmeväxlarsystem enligt uppfinningen överför värme frän ett första medium till ett andra medium via en värrnebärarvätska, där värmet upptagitS mfbfí 611 värmeupptagarenhet och avgivits med en värmeavgivarenhet, vilka är i flödeskornmunikation med varandra. Värmeväxlarsystemet innefattar en separator anordnad att separera antífrysmedlet från vårmebärarvätskan, en inblandare anordnad att tillsätta antiírysmedel till värrnebärarvätskan och en temperatursensor som övervakar temperaturen i det iörsta mediet före värmeavgivarenheten. En kontrollenhet analyserar temperaturdata och beordrar när så behövs separatorn att avlägsna antifrysmedel från värmebärarvätskan eller 532 Üflš 7 inblandaren att tillsätta antifrysmedel till vârmebäraivätskan. Kontrollenheten kan vidare vara försedd med externkommunikationsorgan för att mottaga externa temperaturer eller väderleksprognoser.
Tack vare det innovativa systemet och den innovativa metoden är det möjligt att optimera antifrysmedelsnivån med avseende på yttre temperatur och förutsättningar. Detta förhindrar i sin tur en onödigt låg värmeöverföringskapaciteten och därmed låg energiätervinningseffektivitet för systemet.
Utförandeformer definieras av de beroende kraven. Andra syften, fördelar och nya särdrag hos uppfinningen kommer att framgå ur den detaljerade beskrivningen i kombination med figurer och krav.
Figurbeskrivning Uppfinningen kommer att beskrivas med hänvisning till ritningarna, i vilka: Fig. 1 är en schematisk vy över ett värmeväxlarsystem för ventilationsändarnål enligt känd teknik; Fig. 2 är en schematisk vy över ett kontrollsystem fór antifrysmeclel enligt uppfinningen; Fig. 3 är ett flödesschema över metoden att kontrollera antifrysmedelsnivån enligt uppfinningen.
Detaljerad beskrivning Principerna för föreliggande uppfinning kommer att beskrivas med hänvisning till den schematiska illustrationerna i figurerna 2. Vårmeväxlarsystemet 200 enligt uppfinning visas här med ett exempel där Värmeväxlarsystemet är en del i ett ventilationssystem 100, innefattande en luftkanal för inkommande luft 105 försedd med en fläkt 110 för att trycka luft in i lokalerna. En luftkanal för utgående luft l 15 ventilerar luft ur lokalerna med hjälp av en fläkt 120. De tjocka pilarna indikerar 532 UTE 8 luftflödenas riktningar. Luftkanalen för utgående luft l 15 är försedd med en i värmeupptagarenhet 225, till exempel i form av en radiator. Luftkanalen för inkommande luft 105 är försedd med en värmeavgivarenhet 230, även den företrädesvis i form av en radiator. Värmeupptagarenheten är ansluten till värmeavgivarenheten 230 med ett rörarrangernang 235, vilket utgör en del av värmeväxlarsystemet 200. Värmeväxlarsystemet 200 dessutom vara försett med en eller flera cirkulationspumpar, ventiler och expansionskärl, vilka för fackmannen, är kända organ vid utformandet av dylika cirkulerande system. En vârmebäraivätska med en specifik antifrysmedelsnivå cirkuleras i värmeväxlarsystemet (den tunna pilen indikerar flödet av värmebärarvätska).
Värmet från den utgående luften värmer i värmeupptagarenheten 225 värmebärarvätskan och värmebäraivätskan överför värmet till värmeavgivarenheten 130, vilken värmer den inkommande luften. Antifrysmedlet reducerar risken för att värmebärarvätskan fryser i vårmeavgivareenheten 230, där värmebärarvätskan kyls ner.
Enligt uppfinningen är värmeväzdarsystemet 200 försedd med en indikator 240 för antifrysmedelnivån, en separator 245 för antifrysmedel och en inblandare 250 för antifrysmedel. Separatorn 245 och inblandaren 250 är företrädesvis sammanbundna via ett rörarrangemang 255, 260 vilket inkluderar lagertankar för vatten 265 respektive antifrysmedel 270. Utformningen av samt egenskaperna och kapaciteten hos indikatorn 240 för antifrysmedelnivån, separatorn 245 och inblandaren, ska anpassas till det aktuella värmeväxlarsystemet och i synnerhet till det antifrysmedel, ett eller flera, som används. Detta kommer att diskuteras mer utförligt nedan.
Värmeväxlarsystemet innefattar företrädesvis ett antal sensorer. En sensor för den inkommande luftens temperatur 27 5 är anordnad i luftkanalen för inkommande luft 105, före värmeavgiifarenheten 230. Sensorn för den inkommande luftens temperatur 275 kan vara utformad för att ge den faktiska kyleffekten från den inkommande luften, det vill säga att den beaktar luftflödet. Alternativt kompletteras sensorn för den inkommande luftens temperatur 275 med en flödessensor 276. En sensor för värmebärarens temperatur 280 är placerad strax efter, med avseende på värmebärarens flödesriktning, värmeavgivarenheten 230. Alternativt kan sensorn för värmebärarens temperatur 280 placeras ívärmeavgivarenheten 230. För att 532 015 9 erhålla effektiv kontroll av processerna kan värmeväxlarsystemet vara försett med ytterligare temperatursensorer (ej visade), vilka indikerar till exempel temperaturen i inkommande luft efter värmeavgivarenheten 230 och i utgående luft.
Värmeväxlarsystemet styrs av kontrollenheten 285, vilken är ansluten till separatorn 245, inblandaren 250, indikatorn för antifrysmedelnivän 240, och temperatursensorerna 275, 280. För att inte göra ritningen otydlig är dess anslutningar inte utritade. Anslutningarna kan ske med kablar eller trådlöst.
Kontrollenheten 285 kan vara försedd med organ för extern kommunikation, för att kunna ta emot väderleksprognoser, i synnerhet temperaturprognoser.
Kontrollenheten 285 är vidare avsedd att mottaga och lagra relationen mellan antifrysmedelsnivån och fryspunkten för åtminstone en, men företrädesvis en uppsättning antifrysmedel. Även kombinationer av antifrysmedel ska företrädesvis kunna hanteras av kontrollenheten 285. Kontrollenheten 285 kan till exempel vara en PC eller en dedicerad PLC, och företrädesvis integrerad med den styrutrustning som vanligen används i storskaliga ventilationssystem.
Enligt uppfinningens metod tillser värmeväxlarsystemet 200 att antifrysmedelnivån alltid är på en lämplig nivå med avseende på yttre förutsättningar, främst utomhustemperaturen. Detta är möjligt med de organ som beskrivits ovan.
Metoden enligt uppfinningen kommer att beskrivas med hänvisning till flödesschemat i figur 3, och innefattar stegen: 305: Bestämning av önskad antifrysmedelsnivå, L. Bestämningen utförs företrädesvis av kontrollenheten 285 och baseras, åtminstone delvis, på den inkommande luftens temperatur, såsom den tíllhandahålles av sensorn för den inkommande luftens temperatur 275. De kända sambanden mellan fryspunkter och antifrysmedelsnivåerna refereras till. Om till exempel, den inkommande luften är X grader, så bestäms nivån L som en antifrysmedelsnivä som ger en fryspunkt vilket är ett förbestämd värde under temperaturen X. 310: Kontroll av nuvarande antifrysmedelsnivå, N. Detta utförs lämpligen med indikatorn för antifrysmedel 240. Alternativt kan den nuvarande nivån vara ett uppskattat värde. l0 532 D15 315: Jämförande av nuvarande antifrysmedelnivå , N, och önskad nivå, L, och om: 3 15:1 -den nuvarande nivån, N, är under önskad nivån L, N utfärdas en order till inblandaren 250 att tillsätta en mängd antifrysmedel till värmebärarvätskan. Mängden bestäms baserat på skillnaden mellan den nuvarande nivån och den önskade nivån, L-N. 3 1522 -den nuvarande nivån, N, är över önskad nivån, L, N>L, utfärdas en order till separatom 245 att avlägsna en mängd antifrysmedel ur vårmebärarvätskan. Mängden bestäms baserat på skillnaden mellan den önskade nivån och den nuvarande nivån, N-L. 320: I ett valfritt steg kontrollerar kontrollenheten om det inte finns något behov av värmeväxling, till exempel under sommaren, i vilket fall värmeväxlarsystemet stängs av, eller hålls i ett viloläge, i vilket pumpar etc sätts i arbete i underhållssyfte vid förbestämda tidsintervaller.
Processen att tillsätta eller avlägsna antifrysmedel till/ från värrnebåraivätskan är typiskt icke en omedelbar process. Företrädesvis sker processen på sin höjd dagligen, och mer företrädesvis på en veckobasis, det vill säga att optimeringen av antifrysmedelsnivån ska ta hand om långtidsíluktuationer, till exempel årstidsväxlingar, snarare än korttidsfluktuationer, såsom dagliga eller timliga temperaturfluktuationer. Tídsspannet för optimering ska därför bestämmas med hänsyn till komplexiteten i separations-/inblandningsprocedurerna. Till exempel om separationsproceduren tar i storleksordningen en dag att genomföra, bör optimeringen ske på veckobasis. Å andra sidan, om en snabb separationsteknik finns att tillgå, kan en kortare optimeringsperiod beaktas.
Steget att bestärnma en önskad antifxysmedelsnivå, L, steg 305, kan innefatta ett antal understeg: 305:l Mottagande av temperaturer i den inkommande luften från sensorn för den inkommande luftens temperatur 275. 30522 Övervakning av långtidsföråndringar av temperaturen i den inkommande luften, till exempel genom att analysera 532 (H5 ll temperatur/ tidsderivatan, eller genom att bestämma ett medelvärde over en förbestämd tidsperiod, exempelvis en vecka eller ett par dagar. 30523 Mottagande av extern information i form av temperaturprognoser från en extern källa. Sådana prognoser vilka kan tolkas automatiskt, är tillgängliga från våderlekstjânster, till exempel via Internet. Alternativt kan temperaturstatistik för platsen användas. 30524 Användande av intern statistik over relationen mellan inkommande luftens temperatur, tidigare valda antifrysmedelsnivåer för den temperaturen och resulterande temperaturen i vårmebärarvåtskan såsom den tillhandahålls av temperatursensorn 280. 30515 Användande av informationen från stegen 305: 1-30524, eller några av stegen för att bestämma den önskade antifrysmedelsnivån, L.
I allmänhet är temperaturvariationerna tämligen långsamma. Emellertid kan ibland temperaturen förändras mycket hastigt. En plötslig ökning medför inga problem annat än en temporärt låg effektivitet, men ett plötsligt fall i utomhustemperaturen, större än vad som tas om hand av den ovan beskrivna förbestämda säkerhetsmarginalen, kan orsaka frysning av värmebärarvätskan i eller i närheten av värmeavgívarenheten 230. Detta kan undvikas genom övervakning av värmebäraivåtskan temperatur, såsom beskrivs i det valfria steget: 325: Kontinuerlig övervakning av temperaturen i värmebârarvâtskan med temperatursensorn 280, för att detektera om temperaturen närmar sig fryspunkten som associeras till den nuvarande antifrysmedelsnivån.
Om fryspunkten närmas, initieras att inblandaren 245 tillsätter antifrysmedel till värmebärawätskan.
Steg 325 kan ses som en säkerhetsrutin som ersätter den normala rutinen och bör åtföljas av en varning eller larmsignal riktad till operatören.
Insamlingen och analysen av temperatur- och prestandastatistik enligt steg 30514 kan användas för att ge en local anpassning av de rekomnderad blandningsproportionerna som vanligen tillhandahålls av tillverkaren av antifrysmedlet. Den eventuella frysningen i värmeavgivarenheten 230, kommer att lO 12 vara beroende av inte enbart den inkommande luftens temperatur och flöde, utan även av utförande och installationsfaktorer, såsom huruvida värmeväxlarsystemet 200 är placerat i ett uppvärmt utrymme, värmebärarvåtskans flödeshastighet, värmeavgivarenhetens 230 geometri etc. Genom att jämföra till exempel den inkommande luftens temperatur med värmebårarvåtskans temperatur fås en indikation om de lokala kraven avseende tillsättning av antífrysmedel. Om det till exempel visar sig att värmebärarvätskan aldrig går under -5 °C oberoende av den inkommande luftens temperatur, så år det onödigt att tillhandahålla en antifrysmedelnivå som ger en fryspunkt under denna temperatur. Kontrollenheten kan därför uppdatera sin konkordanslista avseende temperaturer och antifrysmedelnivåer därefter. Å andra sedan, om värmebârarvåtskans temperatur konstant är under vad som initialt förvàntats, bör konkordanslistan förändras att indikera en högre antifrysmedelsnivå för en given yttre temperatur.
Lämpliga separationstekniker för separatorn 245 att använda beror främst på vilken typ av antifrysmedel som valts, men företrädesvis även på krav med avseende på volym och förväntade temperaturfluktuationer, det vill saga hur tidskrävande processen kan tillåtas vara. Vanligen kräver de två huvudtyperna, antifrysmedel baserade på saltlösningar, till exempel alkalisalt, och antifrysrnedel baserade på organiska kolväten, till exempel alkohol eller glykol, väsentligt skilda separationstekniker. Ett flertal tekniker är kända för båda katgorierna och apparater finns kommersiellt tillgängliga. Antifrysmedel baserat på kolväten kan separeras från vatten med till exempel filterteknik, elektrodialys, centrifugtekniker eller med sedímenterings/gravitationstankar. De salter som används i antifrysmedel kan avlägsnas med olika elektrokemiska metoder, till exempel i elektrolys. Dessa exempel ska ses som ickebegränsancle exempel.
Inblandningen är vanligen en mindre komplicerad process än separationen.
Emellertid krävs viss omsorg för att erhålla en homogen blandning av vårmebârai-vätskan och för att inte få in luft eller föroreningar.
Antifrysmedel finns kommersiellt tillgängligt under varunamn såsom: DowtherrnTM, DowfrostTM och DoWcalTM (etylene/propylen baserade) från Dow Chemical Company och Temper TM (salt baserad) från Temper Technology AB. 532 015 13 Metoden och anordningen enligt föreliggande uppfinning är på intet sätt begränsad till värmevázclarsystem för ventilatíonstillåmpningar. Samma problem kan uppkomma i till exempel solfångarpaneler, värmesystem för växthus samt i system för uppvärmning av landningsbanor och gågator, i vilka uppfinningen, med fór fackmannen uppenbara modifieringar, med fördel kan tillämpas.
Från de ovan beskrivna utföringsformerna är det uppenbart att uppfinningen kan på många sätt varieras och modifieras inom ramen för uppfinningens grundtanke.
De bifogade patentkraven avser täcka in alla för uppfinningens generiska särdrag.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 532 G15 H Patentkrav 2009-04-24: l. Metod för att optimera antifrysmedelsnivån i en värmebärartfätska i ett värmeväxlarsystem, där värmeväxlarsystemet avger värme till inkommande luft och där den inkommande luftens temperatur övervakas (350:l) och antifrysmedelsnivån i värmebärarvätskan är beroende på den inkommande luftens temperatur, metoden kännetecknad av stegen: -övervakning (305:4) av värmebärarvätskans temperatur; - bestämning (305) av en önskad antifrysmedelsnivå åtminstone delvis baserat på temperaturen i det medium till vilket värmeväxlarsystemet kommer att leverera värme och intern statistik över relationerna mellan inkommande lufts temperatur, tidigare valda antifrysmedelnívåer associerade till den inkommande luftens temperatur, och resulterande temperatur i värrnebärarvätskan; -kontrollering (310) av nuvarande antifrysmedelsnivå i värmebärarvätskan; -Jtillsättning (31511) av antifrysmedel till värmebärarvätskan om den nuvarande nivån är ett förbestämt värde lägre än det önskade värdet, och borttagning (30 l5:2) av antifrysmedel från värmebärarvätskan om nuvarande nivå är ett förbestämt värde högre än önskad nivå. Metoden enligt krav l, varvid i bestämningssteget (305) bestämningen av den önskade nivån baseras även på långtidsvariationer i mediets temperatur. Metoden enligt något av 1 och 2, varvid i bestämningssteget (305) bestämningen av den önskade nivån baseras även på extern information i form av temperaturprognoser frän en extern källa. Värmeväxlarsystem (200) vilket överför värme från ett första medium till ett andra medium via en värmebärarvätska, vari värmet upptas med en värmeupptagarenhet (225) och avges med en värmeavgívarenhet (230) vilka är i flödeskommunikation med varandra, värmeväxlarsystemet en separator avsedd att separera antífrysmedel från värmebärarvätskan; en inblandare avsedd att tillsätta antifrysmedel till värmebärarvätskan; en första temperatursensor (275) vilken övervakar det första mediets temperatur före värrneavgivarenheten (230), och är kännetecknat av en andra temperatursensor (280) vilken övervakar värrnebäranfätskan; och lO 5122 ars lä' en kontrollenhet (285) ansluten till separatorn (250), inblandaren (245) och den första och andra temperatursensorn (275, 280), och avsedd att analysera temperaturdata tillhandahållet från temperatursensorerna och att beordra separatorn att avlägsna antífrysmedel från värmebärarvâtskan eller inblandaren att tillsätta antifrysmedel till värrnebärarvätskan baserat på nuvarande temperaturdata, och intern statistik över relationerna mellan inkommande lufts temperatur, tidigare valda antífrysmedelnivåer associerade till den inkommande luftens temperatur, och resulterande temperatur i värmebärarvätskan. Vårmeväxlarsysternet (200) enligt krav 4, vari kontrollenheten innefattar organ för extern kommunikation anpassade att mottaga externa temperatur- eller väderleksprognoser.
SE0600569A 2006-03-10 2006-03-10 Metod och anordning för optimering av värmeöverföringsegenskaperna i värmeväxlande ventilatonssystem SE532015C2 (sv)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0600569A SE532015C2 (sv) 2006-03-10 2006-03-10 Metod och anordning för optimering av värmeöverföringsegenskaperna i värmeväxlande ventilatonssystem
RU2008140148A RU2430322C2 (ru) 2006-03-10 2007-03-09 Способ и устройство для оптимизации теплофизических свойств в теплообменных вентиляционных устройствах
US12/282,384 US8464783B2 (en) 2006-03-10 2007-03-09 Method and arrangement for optimizing heat transfer properties in heat exchange ventilation systems
EP20070748339 EP1994354B1 (en) 2006-03-10 2007-03-09 Method and arrangement for optimizing heat transfer properties in heat exchange ventilation systems
CA 2645477 CA2645477C (en) 2006-03-10 2007-03-09 Method and arrangement for optimizing heat transfer properties in heat exchange ventilation systems
PCT/SE2007/050141 WO2007106030A1 (en) 2006-03-10 2007-03-09 Method and arrangement for optimizing heat transfer properties in heat exchange ventilation systems
JP2009500331A JP5226659B2 (ja) 2006-03-10 2007-03-09 熱交換換気システム内の伝熱特性を最適化するための方法及び配置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0600569A SE532015C2 (sv) 2006-03-10 2006-03-10 Metod och anordning för optimering av värmeöverföringsegenskaperna i värmeväxlande ventilatonssystem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0600569L SE0600569L (sv) 2007-09-11
SE532015C2 true SE532015C2 (sv) 2009-09-29

Family

ID=38509768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0600569A SE532015C2 (sv) 2006-03-10 2006-03-10 Metod och anordning för optimering av värmeöverföringsegenskaperna i värmeväxlande ventilatonssystem

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8464783B2 (sv)
EP (1) EP1994354B1 (sv)
JP (1) JP5226659B2 (sv)
CA (1) CA2645477C (sv)
RU (1) RU2430322C2 (sv)
SE (1) SE532015C2 (sv)
WO (1) WO2007106030A1 (sv)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011162669A1 (en) * 2010-06-23 2011-12-29 Premavent I Kalmar Ab Method for continuously regulating the level of the compounds for freezing point depression in energy system, such as heat recovery systems in buildings

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9010318B2 (en) * 2009-09-04 2015-04-21 Wisconsin Alumni Research Foundation Extended-range heat transfer fluid using variable composition
DE102009040107A1 (de) * 2009-09-04 2011-03-10 Ulrich Stieler Kunststoff Service E.K. Vorrichtung zur Gebäudebelüftung
US8353870B2 (en) 2011-04-26 2013-01-15 Fresenius Medical Care Holdings, Inc. Medical temperature sensors and related systems and methods
US9310140B2 (en) * 2012-02-07 2016-04-12 Rebound Technologies, Inc. Methods, systems, and devices for thermal enhancement
US9351431B2 (en) * 2012-10-11 2016-05-24 International Business Machines Corporation Cooling system with automated seasonal freeze protection
TWI558954B (zh) * 2014-09-22 2016-11-21 建準電機工業股份有限公司 具室內外溫差調節功能的氣流交換裝置
US10995993B2 (en) 2014-09-27 2021-05-04 Rebound Technologies, Inc. Thermal recuperation methods, systems, and devices
EP3029391A3 (de) * 2014-11-27 2016-10-12 Heinz-Dieter Hombücher Verfahren zur regelung des wärmeträger-volumenstroms eines kreislaufverbundsystems und vorrichtung dafür
CN104807153B (zh) * 2015-04-15 2018-02-06 广东申菱环境系统股份有限公司 一种地铁通风系统的液体循环式热回收系统及其控制方法
US10584904B2 (en) 2017-03-27 2020-03-10 Rebound Technologies, Inc. Cycle enhancement methods, systems, and devices
CN108375424A (zh) * 2018-01-18 2018-08-07 深圳市志凌伟业技术股份有限公司 一种电容传感器
CN112055738B (zh) * 2018-02-23 2021-07-13 再合科技有限公司 凝固点抑制循环控制系统、方法和装置
WO2020132467A1 (en) 2018-12-20 2020-06-25 Rebound Technologies, Inc. Thermo-chemical recuperation systems, devices, and methods

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS591933A (ja) * 1982-06-28 1984-01-07 Mitsubishi Electric Corp 水循環系の凍結防止方法
US4531538A (en) * 1984-01-06 1985-07-30 Sandt David K Water supply winterizing system
US4529413A (en) * 1984-03-19 1985-07-16 Phillips Petroleum Company Recovering dessicant-antifreeze from admixture with water and hydrogen sulfide
JPS61240094A (ja) * 1985-04-16 1986-10-25 Matsushita Refrig Co ヒ−トパイプ
JPS61246564A (ja) * 1985-04-23 1986-11-01 株式会社竹中工務店 ヒーティングタワー付きヒートポンプの不凍液の濃縮法
JPS628571U (sv) * 1985-06-24 1987-01-19
JPH0356829Y2 (sv) * 1986-09-18 1991-12-24
JPS6468598A (en) * 1987-09-07 1989-03-14 Mitsubishi Paper Mills Ltd Paper color matching method
US5018645A (en) * 1990-01-30 1991-05-28 Zinsmeyer Herbert G Automotive fluids dispensing and blending system
JPH07117259B2 (ja) * 1990-08-29 1995-12-18 ダイキン工業株式会社 空調用蓄熱装置
JPH0772637B2 (ja) * 1991-03-13 1995-08-02 株式会社竹中工務店 ヒーティングタワー方式ヒートポンプの運転方法
JP2848714B2 (ja) * 1991-03-25 1999-01-20 高砂熱学工業株式会社 不凍液利用のヒートポンプ式空調方法
JP3340863B2 (ja) * 1994-09-28 2002-11-05 高砂熱学工業株式会社 ヒーティングタワーのブライン濃度管理方法
US5626770A (en) * 1995-08-01 1997-05-06 Recovery Systems, Inc. Apparatus and method for filtering used engine coolant
FI102319B1 (sv) * 1995-09-22 1998-11-13 Abb Installaatiot Oy Förfarande och anordning i värmeåtervinning
FI954953A (sv) * 1995-10-17 1997-04-18 Abb Installaatiot Oy Värmeöverföringsvätska
FI102320B (sv) * 1995-10-26 1998-11-13 Abb Installaatiot Oy Förfarande och anordning för värmeöverföring
JPH1068598A (ja) * 1996-08-26 1998-03-10 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ヒーティングタワー付ヒートポンプ
JPH10300386A (ja) * 1997-04-24 1998-11-13 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ヒーティングタワー式ヒートポンプ
US6691526B2 (en) * 2000-03-09 2004-02-17 Gether As Method and apparatus for heating and cooling of buildings
US6365291B1 (en) * 2000-04-05 2002-04-02 Utc Fuel Cells, Llc Direct antifreeze solution concentration control system for a fuel cell power plant
JP2002139236A (ja) * 2000-11-02 2002-05-17 Taisei Corp 生産工場等の給排気系における熱回収システム
US20030029340A1 (en) * 2001-08-08 2003-02-13 Kussmann Gregory S. Method and apparatus for printing a document that when electronically scanned reveals security graphics
US6732953B2 (en) * 2001-10-04 2004-05-11 Ford Global Technologies, Llc Winshield washer system with hydrocarbon separator
US20030216837A1 (en) * 2002-03-08 2003-11-20 Daniel Reich Artificial environment control system
JP4155797B2 (ja) * 2002-11-01 2008-09-24 株式会社荏原製作所 吸収冷凍機の運転方法
JP4410046B2 (ja) * 2004-07-12 2010-02-03 三菱電機株式会社 空調熱源設備の熱負荷予測装置および方法
US8651172B2 (en) * 2007-03-22 2014-02-18 Raytheon Company System and method for separating components of a fluid coolant for cooling a structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011162669A1 (en) * 2010-06-23 2011-12-29 Premavent I Kalmar Ab Method for continuously regulating the level of the compounds for freezing point depression in energy system, such as heat recovery systems in buildings

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009529652A (ja) 2009-08-20
RU2430322C2 (ru) 2011-09-27
SE0600569L (sv) 2007-09-11
EP1994354A4 (en) 2013-06-26
EP1994354A1 (en) 2008-11-26
US20090044935A1 (en) 2009-02-19
WO2007106030A1 (en) 2007-09-20
CA2645477C (en) 2015-02-10
JP5226659B2 (ja) 2013-07-03
RU2008140148A (ru) 2010-04-20
EP1994354B1 (en) 2014-06-18
US8464783B2 (en) 2013-06-18
CA2645477A1 (en) 2007-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE532015C2 (sv) Metod och anordning för optimering av värmeöverföringsegenskaperna i värmeväxlande ventilatonssystem
EP3869930B1 (en) Thermal reduction system for an autonomous vehicle
US9043035B2 (en) Dynamically limiting energy consumed by cooling apparatus
US9879926B2 (en) Controlled cooling of an electronic system for reduced energy consumption
US9445529B2 (en) Liquid cooled data center design selection
US9636997B2 (en) System, methods, and apparatus for engine cooling system management
CN103765134A (zh) 航空器厨房液冷系统
CN101711311A (zh) 风轮机、控制在风轮机的第一温度控制系统中流动的流体的温度的方法及其使用
US20090103266A1 (en) Cooling system employing a heat exchanger with phase change material, and method of operation thereof
CN104406453A (zh) 冷凝器在线清洗设备的控制装置和控制方法以及中央空调
US20140166261A1 (en) Air conditioning system using deep seawater
EP2843243A1 (en) Systems and methods for heat balance and transport for aircraft hydraulic systems
KR20210133952A (ko) 증발 냉각기 습식 및 건식 모드 제어
CN109373513B (zh) 一种防止底盘结冰的控制方法、装置及空调器
Morrison Saving energy with cooling towers
CN102340972A (zh) 服务器机柜的降温设备
CN112905947A (zh) 一种间接空冷塔翅片管换热器脏污程度的实时监测方法
Gui et al. Advanced Cold Plate Liquid Cooling Solution for Hyper-scale Data Center Application
CN214564475U (zh) 一种用于鸡苗运输车的空调系统
Ajmera et al. Reigning in on data center energy efficiency
US20140022725A1 (en) Information technology equipment cooling system
CN109327998B (zh) 一种机车变流器散热系统
CN205754410U (zh) 一种防冻型以太网交换机
SE1351238A1 (sv) Arrangemang och förfarande för att diagnosticera ett kylsystem i ett fordon
CN112050431A (zh) 用于定频空调的控制方法及装置、定频空调