專利名稱：置換空調(diào)器的調(diào)節(jié)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及借助置換通風對物體進行冷卻的領域。
根據(jù)所謂的“置換”技術，就其本身而言，是在低速下、與地面水平向室內(nèi)輸入冷空氣。
輸送這股氣流的空調(diào)器或致冷機可位于室外或室內(nèi)。較稠密的冷空氣分布在整個地面上。當冷空氣接觸室內(nèi)的熱源、例如要冷卻的設備時，它受熱，由對流產(chǎn)生上升運動。室內(nèi)天花板附近的受熱空氣被空調(diào)器吸出，加以冷卻和送回至循環(huán)中。區(qū)分置換通風的特點是空氣的低速，某些書藉限定其上限為0.5m/s；以及這一事實，也即被空調(diào)器放出的空氣，該空氣沿著要冷卻的熱源通過，再送回至空調(diào)器，是不與四周空氣混合的，或僅與其極少部分混合。
置換空氣的冷卻可由兩種方法進行，即應用放置在要冷卻室內(nèi)的擴散器，它通過管網(wǎng)與室外的空調(diào)器相連接；或直接與室內(nèi)的空調(diào)器相連接。
冷卻空氣在置換系統(tǒng)中的運動由地面水平的冷的冷卻空氣與天花板水平的受熱的冷卻空氣之間的熱梯度引起。因此，決定性的是保持此熱梯度接近設計值，或高于預置極限，以便系統(tǒng)適當工作。
本發(fā)明的一個目的是保持熱梯度總是高于某個極限值。
熱梯度與空氣流量及室內(nèi)的熱負載有關。在相同的空氣流量下，如果熱負載較大，則梯度也較大，在相同的熱負載下，如果空氣流量較低，則熱梯度較大。
室內(nèi)的熱負載依賴于室內(nèi)設備發(fā)出的內(nèi)生熱、室內(nèi)人員發(fā)出的內(nèi)生熱、以及通過室內(nèi)外之間結(jié)構(gòu)物(墻、地面、天花板)的交換熱。
熱負載基本隨時間而變化，因為設備和人員發(fā)出的內(nèi)生熱，以及與室內(nèi)外條件有關的交換熱都在變化。
根據(jù)此發(fā)明之前的技術狀態(tài)，置換冷卻系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)通過控制空調(diào)器供給的功率而產(chǎn)生。但傳統(tǒng)系統(tǒng)不能成功地完全阻止溫度梯度的變化，而當溫度梯度過度減小時，這將阻礙置換系統(tǒng)的適當運行。
為避免所述問題，提出了按本發(fā)明權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)方法和按權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)。其余新的和有用的特點申述在從屬權(quán)利要求中。換言之，此調(diào)節(jié)方法提出對由空調(diào)器輸入的功率和空調(diào)器的空氣流量進行聯(lián)合和依序的調(diào)節(jié)。對空氣流量和對功率的調(diào)節(jié)均可是緩和型的。或可對功率提供緩和調(diào)節(jié)，而對空氣流量則提供分立臺階式的調(diào)節(jié)；或?qū)諝饬髁亢凸β示峁┓至⑴_階式的調(diào)節(jié)；或最后對空氣流量提供緩和調(diào)節(jié)，而對功率提供分立臺階式的調(diào)節(jié)。
新的調(diào)節(jié)方法能達到上述目的，補救上述與現(xiàn)技術狀態(tài)相關的缺陷。特別是，它保持溫度梯度總是等于或十分接近設計值。此外，就風扇的電能消耗而言，還有一個優(yōu)點，即當四周溫度下降時，它們必須提供的功率也劇烈下降。
下文將參照附圖，對發(fā)明實施例的非限定性實例加以說明，其中

圖1是一張曲線圖，它表示本發(fā)明在空氣流量和空調(diào)器供給功率(均繪制于Y軸上)均作為系統(tǒng)要求的功率(或系統(tǒng)負載，繪制于X軸上)的函數(shù)進行緩和調(diào)節(jié)情況時的調(diào)節(jié)方法；空氣流量用實線表示，而空調(diào)器供給功率用點線表示；圖2是圖1情況下的曲線圖，其中空氣流量和空調(diào)器的功率的調(diào)制作為測量溫度(X軸)的函數(shù)而繪制；繪制在Y軸上的空氣流量和空調(diào)器輸入功率所用的曲線記號與圖1中的相同；圖3是展示按圖1進行調(diào)節(jié)情況下，本發(fā)明優(yōu)點的曲線；特別是展示了這一事實，即當空氣溫度(在X軸上)改變時，溫度梯度(在Y軸上)保持不變，實線表示傳統(tǒng)調(diào)節(jié)時的溫度梯度的趨勢，點線表示應用本發(fā)明調(diào)節(jié)時的溫度梯度的趨勢；較粗的水平虛線表示適當進行置換運行所需的設計梯度。
圖4是展示本發(fā)明另一優(yōu)點，即風扇能耗下降的曲線；風扇能耗量作為繪制在X軸上的空氣溫度的函數(shù)而表示于Y軸上；實線表示傳統(tǒng)調(diào)節(jié)所需的能耗，點線表示直流電風扇情況下，應用本發(fā)明調(diào)節(jié)所需的能耗；方格線表示交流電風扇情況下應用本發(fā)明調(diào)節(jié)所需的能耗；圖5表示應用實施例中這樣一種調(diào)節(jié)方法的曲線，即作為系統(tǒng)要求功率(在X軸上)的函數(shù)，對空氣流量(在Y軸上，實線)進行臺階式調(diào)節(jié)，而對功率(在Y軸上，點線)進行緩和調(diào)節(jié)；圖6表示與圖5相同的實施例，但是，用與圖5中相同曲線形式表示的空氣流量和空調(diào)器供給的功率作為空氣溫度的函數(shù)加以繪制；圖7展示溫度梯度(在Y軸上)趨勢作為空氣溫度(在X軸上)的函數(shù)，在傳統(tǒng)調(diào)節(jié)(實線)和圖6中調(diào)節(jié)(點線)時，以及設計梯度(水平粗虛線)的曲線；圖8展示風扇能耗(在Y軸上)作為空氣溫度(在X軸上)的函數(shù)，在傳統(tǒng)調(diào)節(jié)(實線)和圖6中調(diào)節(jié)時，當風扇為直流供電(點線)和交流供電(方格線)情況下的曲線；圖9的第一曲線(a)展示了空氣流量(實線)在空調(diào)器輸入功率為恒定(點線)時的臺階式調(diào)節(jié)，而第二曲線(b)展示了空氣流量(實線)和空調(diào)器輸入功率(點線)均為臺階式調(diào)節(jié)，在以上兩種情況，空氣流量和空調(diào)器輸入功率均為系統(tǒng)要求功率的函數(shù)；圖10展示了空氣流量(實線)和空調(diào)器輸入功率(點線)作為空氣溫度的函數(shù)進行臺階式調(diào)節(jié)的曲線；圖11展示了溫度梯度作為空氣溫度的函數(shù)在傳統(tǒng)調(diào)節(jié)(實線)和按照圖9和10(點線)進行調(diào)節(jié)時獲得的曲線；設計梯度用水平粗虛線表示；圖12以曲線展示了作為空氣溫度的函數(shù)的風扇能耗的優(yōu)越性；以實線繪制在Y軸上的是傳統(tǒng)調(diào)節(jié)時的風扇能耗，點線是按照圖9和10進行調(diào)節(jié)，在直流電風扇時的風扇能耗，而方格線是按圖9和10進行調(diào)節(jié)，在交流電風扇時的風扇能耗；圖13和14涉及一個實施例，其中空氣流量(實線)為緩和調(diào)節(jié)，而空調(diào)器供給的功率(點線)為臺階式調(diào)節(jié)；圖13中在X軸上繪制的是系統(tǒng)要求的功率，而在圖14中在X軸上繪制的是空氣溫度。
本專利申請的目標是一種按照置換原理或類似物加以運行的室內(nèi)空調(diào)器的調(diào)節(jié)方法，因此，也就是這樣一種調(diào)節(jié)方法，它使被調(diào)節(jié)的室內(nèi)溫度梯度得以定常地保持為設計溫度梯度或高于設計梯度，而與同一室要求的功率無關。根據(jù)新方法，對空調(diào)器輸入的功率和空調(diào)器的空氣流量實行了組合調(diào)節(jié)?？諝饬髁靠赏ㄟ^改變風扇的轉(zhuǎn)速，或應用氣塞，或其它方法而加以改變。
根據(jù)新方法，更具體的是，借助放置在空調(diào)器之內(nèi)或之外的傳感器測量了空氣溫度的變化，這表示系統(tǒng)要求的負載(要求的功率)的變化。測量的溫度可以是供給空氣的或返回空氣的溫度，或是兩者的溫度。作為這一/這些測量溫度的函數(shù)，對空氣流量和功率進行調(diào)節(jié)，以便將梯度基本保持在預置值。
空氣流量和功率的組合調(diào)節(jié)可以各種方法加以實現(xiàn)。
圖1-4涉及發(fā)明的第一實施例，從而對空氣流量和功率均實施了“緩和”調(diào)節(jié)。在本文中，名詞“緩和”指受控參數(shù)(功率和/或流量)的變化是連續(xù)運行，沒有任何間斷。在第一實施例中，在100％的系統(tǒng)要求功率處，空調(diào)器輸入的功率和空氣流量也均為100％(設計數(shù)據(jù))。當系統(tǒng)要求的負載或功率按任一趨勢下降時，這兩者也下降。圖1和2展示線性變化。為空氣流量設置了措施，使其不降至低于最小值，以便提高溫度傳感器的靈敏度和/或在任一情況下移動室內(nèi)的空氣。實際中，如圖2所示，空氣流量和功率的調(diào)節(jié)按測量的空氣溫度的結(jié)果加以實施，而不是按照要求負載的測量結(jié)果，因為溫度是此負載的指示。兩個參數(shù)(空調(diào)器功率和空氣流量)的調(diào)節(jié)發(fā)生在圖2中垂直虛線限定的某個調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)范圍的寬度與別的無關，只依賴于欲達到的控制精度。在此范圍內(nèi)應用上述調(diào)節(jié)方法。
應用上述調(diào)節(jié)方法，溫度梯度保持常數(shù)，等于100％(設計值)，而當應用傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法時，即以單獨調(diào)節(jié)空調(diào)器功率為基礎，梯度甚至下降至這樣的一些值，從而妨礙系統(tǒng)按照置換原理進行適當運行。此外，在風扇的電能消耗方面，當空氣流量是通過改變風扇本身的轉(zhuǎn)速而變化時，如圖4所示，還獲得一個顯著的優(yōu)點。也即，當應用傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法時，風扇的能耗總等于100％，而根據(jù)四周溫度的改變，應用圖1和2所示的調(diào)節(jié)方法時，風扇/風扇組的能耗顯著下降，且對交流電風扇和直流電風扇下降程度不同。
發(fā)明的第二實施例示于圖5-8中。當系統(tǒng)要求的功率為100％時，空調(diào)器輸入的功率和空氣流量均等于100％(設計數(shù)據(jù))。當系統(tǒng)要求的功率發(fā)生變化，更確切地講，當測得的空氣溫度變化時，調(diào)節(jié)通過分立臺階(任何臺階數(shù))式地改變空氣流量和以任何趨勢(緩和變化)連續(xù)地改變空調(diào)器供給功率而實現(xiàn)?？諝饬髁吭谙到y(tǒng)要求的功率為最小的情況下也可保持于最小值，用以改進溫度傳感器的靈敏度和/或在任一情況下移動室內(nèi)的空氣。圖6中兩根垂直虛線限定了調(diào)節(jié)的范圍；調(diào)節(jié)范圍的寬度與別的無關，只依賴于欲達到的控制精度?？諝饬髁扛鱾€臺階啟動的溫度值可不同，只要溫度梯度大于允許置換適當運行的最小值。
第二實施例的優(yōu)點與第一個相類似，特別是，如由圖7可見，梯度總是保持在置換適當運行的較低閾值之上。此外，如圖8所示，在流量通過改變風扇轉(zhuǎn)速而改變的情況，當四周空氣的溫度下降(因此系統(tǒng)要求的功率下降)時，風扇/風扇組的能耗下降。根據(jù)風扇是采用交流電還是采用直流電，能耗下降也不同。
本發(fā)明的第三實施例中，對空氣流量和功率均實現(xiàn)分立臺階式調(diào)節(jié)。此實施例示于圖9-12中。
功率的臺階式調(diào)節(jié)事實上是能量的調(diào)節(jié)。實際中，空調(diào)器被啟動和消動，但盡管如此，在啟動時，總是供給100％的功率。例如為獲得50％的能量，啟動發(fā)生30分鐘，而消動則發(fā)生在隨之的30分鐘。
在圖9a的單個單獨調(diào)節(jié)臺階時，當壓縮機運行時，它總是供給100％的功率?？諝饬髁康扔谧畲笾档囊徊糠?，直至系統(tǒng)要求的功率趨近最大設計功率(或甚至超過它)。這時，空氣流量上升至設計最大值。
在圖9b的情況，對空調(diào)器供給的功率加以調(diào)節(jié)以便形成兩個臺階?？諝饬髁客ㄟ^若干分立臺階隨系統(tǒng)要求的功率值而增加，它可作為空調(diào)器供給功率的調(diào)節(jié)百分數(shù)而進行變化。
如前述情況一樣，事實上調(diào)節(jié)如圖10的曲線所示是根據(jù)傳感器讀得的空氣(供給、返回或兩者)溫度實現(xiàn)的。在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，空氣流量通過若干分立臺階而下降。調(diào)節(jié)范圍的寬度與別的無關，只依賴于欲達到的控制精度。空氣流量各個臺階啟動的溫度值可變化。臺階可在低于調(diào)節(jié)范圍內(nèi)最低溫度的值時啟動，也可在高于調(diào)節(jié)范圍內(nèi)最高溫度的值時消動。
如其它實施例提到的，其優(yōu)點特別是，此調(diào)節(jié)方法總是將溫度梯度保持在建立的閾值以上，并在四周溫度下降時，與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，使風扇的能耗得以有顯著的下降。當風扇是用直流電供給時，下降更為可觀。
按照第四實施例，空氣流量的緩和調(diào)節(jié)和功率的分立臺階式調(diào)節(jié)，如圖13所示，作為系統(tǒng)要求功率的函數(shù)加以實施，而如圖14所示，則作為空氣(供給、返回或兩者)溫度的函數(shù)加以實施。在由垂直虛線限定的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，當溫度下降時，空氣流量以任一趨勢連續(xù)地下降，而空調(diào)器供給的功率則臺階式地下降。其優(yōu)點可參考前述實施例。
權(quán)利要求
1.置換空調(diào)器的調(diào)節(jié)方法，該調(diào)節(jié)方法作為要求的功率或要求的負載的函數(shù)加以實施，所述方法包括空調(diào)器供給功率的調(diào)節(jié)，其特征在于，它還包括空調(diào)器供給空氣流量的組合調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為進行調(diào)節(jié)而測量的參考參數(shù)是供給空氣和/或返回空氣或四周空氣的溫度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，空氣流量和空調(diào)器功率均按照任一趨勢進行緩和調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，功率實施緩和調(diào)節(jié)，空氣流量實施分立臺階式調(diào)節(jié)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，空氣流量和空調(diào)器功率均實施分立臺階式調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，空氣流量實施緩和調(diào)節(jié)，空調(diào)器功率實施分立臺階式調(diào)節(jié)。
7.通風調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，進行空調(diào)器供給功率和空調(diào)器輸入空氣流量的組合調(diào)節(jié)。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，它應用如權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)。
全文摘要
對空調(diào)器供給的功率和空調(diào)器的空氣流量實施組合調(diào)節(jié)，用以將進入空調(diào)器的空氣與離開同一空調(diào)器的空氣之間的溫度梯度保持于高的水平，以使置換系統(tǒng)(無混合)能在任何服務條件下進行完善的運行。
文檔編號F24F11/04GK1612995SQ02826952
公開日2005年5月4日 申請日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月8日
發(fā)明者羅伯托·特雷卡特 申請人:Rc集團股份公司