專利名稱：降溫裝置用優(yōu)化焓差方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用水蒸發(fā)降溫原理來降低溫度的裝置的控制方法，尤其是一種在給某個區(qū)域降溫的時候，判斷是否可以利用低焓的濕空氣來降溫的方法。具體地說是一種降溫裝置用優(yōu)化焓差方法。降溫裝置的名稱有(但不限于)水蒸發(fā)空調(diào)、等焓空調(diào)、焓差空調(diào)系統(tǒng)等稱呼，下文僅以焓差空調(diào)系統(tǒng)作為利用水蒸發(fā)降溫原理來降低溫度的裝置的闡述對象。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，節(jié)約能源已經(jīng)成為社會共識。為了節(jié)約電力資源，很多設備利用水直接蒸發(fā)制冷原理來降低空氣溫度，比如智能新風焓差環(huán)?？照{(diào)系統(tǒng)即焓差空調(diào)系統(tǒng)。 焓差空調(diào)系統(tǒng)的理念是用小能源消耗實現(xiàn)用區(qū)域外低焓的濕空氣代替區(qū)域內(nèi)高焓的濕空氣，從而達到降溫目的。由于低焓的濕空氣比高焓的濕空氣所含的能量低，但是溫度不一定低，所以焓差空調(diào)系統(tǒng)要用水直接蒸發(fā)來讓通過的低焓的濕空氣發(fā)生加濕降溫的等焓變換后，再把此低溫高濕低焓的濕空氣送入特定區(qū)域，才能夠?qū)崿F(xiàn)對特定區(qū)域降溫的目的。目前基本所有空調(diào)降溫原理都是基于蒸發(fā)降溫，比如普通空調(diào)利用氟利昂從液態(tài)到氣態(tài)變化(蒸發(fā))時候吸熱的原理給一定區(qū)域降溫，然后再用壓縮機做功把變成氣態(tài)的氟利昂壓成液態(tài)，準備下一個制冷循環(huán)。從中可以看出，空調(diào)消耗電能資源主要就是用在壓縮機對氟利昂的做功上，否則氟利昂就不能夠再次利用來蒸發(fā)降溫。同樣水的蒸發(fā)過程也是一個吸熱過程，所以很多設備利用水蒸發(fā)降溫原理來降低空氣溫度。由于水資源的相對容易獲取，對自然也沒有污染，所以可以直接排放到空氣中， 就不需要再回收重復利用。也就是說一直持續(xù)給焓差空調(diào)系統(tǒng)供應液態(tài)的水，然后水蒸發(fā)后直接進入環(huán)境，不再回收。從中可以看出，焓差空調(diào)系統(tǒng)不需要用壓縮機把氣態(tài)的水壓縮成液態(tài)的水，這就是焓差空調(diào)系統(tǒng)能夠比帶壓縮機的空調(diào)節(jié)能的根本所在。所以，只要條件允許，用焓差空調(diào)系統(tǒng)代替帶壓縮機的空調(diào)的時間越長，就越節(jié)能。只有條件不允許的時候，，才可以開啟帶壓縮機的空調(diào)。傳統(tǒng)焓差方法是比較空調(diào)調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)和區(qū)域外的濕空氣的焓值，只有區(qū)域外的濕空氣的焓值比區(qū)域內(nèi)的濕空氣的焓值小(這就是焓差說法的由來)，且小到一定程度后，焓差空調(diào)系統(tǒng)才啟動，通過等焓變換讓區(qū)域外的濕空氣濕度上升、溫度下降，用來替換室內(nèi)高溫的濕空氣，從而達到降低區(qū)域內(nèi)溫度的目的。當區(qū)域外的濕空氣比區(qū)域內(nèi)的濕空氣的焓值還要高的時候，即使焓差空調(diào)系統(tǒng)等焓變換效率100%，區(qū)域外的濕空氣通過焓差空調(diào)系統(tǒng)后，相對濕度上升到100%，溫度還是比區(qū)域內(nèi)的濕空氣的溫度高。此時，就沒有替換價值。焓差空調(diào)系統(tǒng)在條件滿足的時候，確實能夠節(jié)約大量的能源。經(jīng)過通信機房實際使用后，發(fā)現(xiàn)可以節(jié)約能源50%以上。但是，經(jīng)過理論分析和實驗后，發(fā)現(xiàn)上述焓差理論還是存在一些不足之初，還不能夠讓焓差空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效率得到充分發(fā)揮。在某些情況下，上述理論基礎(chǔ)上的焓差空調(diào)系統(tǒng)將失去節(jié)能用途；而事實上此時區(qū)域外的濕空氣還是有可以利用的價值的。如圖1所示，如果目標區(qū)域需要將溫度控制在21°C到25°C之間，相對濕度控制在 40%到70%之間(即方框內(nèi)的范圍)，當區(qū)域外濕空氣溫濕度在C點(27°C，45%)，區(qū)域內(nèi)濕空氣溫濕度在A點(26°C，45%)的時候，C點的焓值是52. 7kj/kg(由于采用的焓濕圖不同可能會導致焓值稍有差異)，A點的焓值是50. ^j/kg。此時，區(qū)域外濕空氣的焓值大于區(qū)域內(nèi)濕空氣的焓值，焓差條件不滿足，普通焓差空調(diào)系統(tǒng)關(guān)閉，啟動普通空調(diào)降溫。普通空調(diào)降溫的時候，假設不是工作在除濕的狀態(tài)，則區(qū)域內(nèi)濕空氣中的絕對含濕量不變，保持在9. 45g/kg。那么，通過空調(diào)降溫后，區(qū)域內(nèi)濕空氣狀態(tài)將會變化到B點 (20°C，65%)，焓值為44. 2kj/kg，焓值變得更低，更加不可能利用區(qū)域外C點的濕空氣溫來替換。由于B點已經(jīng)優(yōu)于了目標區(qū)域需要控制的范圍，所以空調(diào)此時也會停止制冷。啟動普通空調(diào)的時候，目標區(qū)域(比如通信機房)處于封閉狀態(tài)，所以區(qū)域內(nèi)濕空氣中的絕對含濕量不會變化。隨著目標區(qū)域溫度的上升，區(qū)域內(nèi)濕空氣狀態(tài)將又會變化回到A點。超過了目標區(qū)域需要控制的范圍，普通空調(diào)將再次啟動制冷降溫。區(qū)域內(nèi)濕空氣狀態(tài)將會在 A點和B點之間多次反復，從而焓差空調(diào)系統(tǒng)得不到任何利用機會，不能夠達到節(jié)能效果。而實際上，此時區(qū)域外的濕空氣仍然是具有利用價值的。因為C點的焓值為 52. 7kj/kg，雖然大于區(qū)域內(nèi)濕空氣的焓值，但是通過等焓變換后，可以到達D點(23°C， 66%)，焓值為52. Aj/kg。很顯然D點是落在目標區(qū)域需要控制的范圍內(nèi)的，從這個角度看這個時候完全是可以啟動焓差空調(diào)系統(tǒng)工作，停止普通空調(diào)的。所以，傳統(tǒng)的焓差控制方法還存在缺陷，不能夠發(fā)揮焓差設備的最大功效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)的降溫裝置焓差控制方法存在缺陷，不能夠發(fā)揮焓差系統(tǒng)的最大功效的問題，提出一種優(yōu)化的降溫裝置用優(yōu)化焓差方法，達到充分利用焓差空調(diào)系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)能最大化的目標。本發(fā)明的技術(shù)方案是
本發(fā)明在判斷是否可以利用室外濕空氣的時候，不是用室外濕空氣的焓值和室內(nèi)濕空氣的焓值做比較，而是利用室外濕空氣的焓值和室內(nèi)允許的最大焓值做比較。比如在圖 1所示條件下，室內(nèi)允許的最大焓值是60. 6kj/kg (25°C，70%)。若室內(nèi)濕空氣在A點，焓值是50. 2kj/kg，室外濕空氣在C點，焓值52. 7kj/kg，雖然室外焓值大于室內(nèi)焓值，但是此時室外濕空氣焓值小于室內(nèi)允許的最大焓值，所以，還是可以利用的。一種降溫裝置用優(yōu)化焓差方法，將水蒸發(fā)空調(diào)室外濕空氣的實際焓值和水蒸發(fā)空調(diào)調(diào)節(jié)區(qū)域即目標區(qū)域需要控制的干球溫度、相對濕度范圍內(nèi)允許的最大焓值進行比較； 如果實際焓值小于目標區(qū)域最大焓值，則水蒸發(fā)空調(diào)的控制系統(tǒng)啟用水蒸發(fā)制冷；否則，水蒸發(fā)空調(diào)的控制系統(tǒng)停止水蒸發(fā)制冷，啟用壓縮機做功制冷。本發(fā)明包括以下步驟
(a)、設定水蒸發(fā)空調(diào)所在地即目標區(qū)域的干球溫度范圍和相對濕度范圍；(b)、計算目標區(qū)域最高溫度、最大相對濕度對應點的最大焓值； (C)、測量室外環(huán)境的實際干球溫度和相對濕度，計算外部區(qū)域的實際焓值； (d)、比較目標區(qū)域內(nèi)允許的最大焓值和外部區(qū)域的實際焓值； 如果實際焓值小于最大焓值，水蒸發(fā)空調(diào)的控制系統(tǒng)啟用水蒸發(fā)制冷； 否則，水蒸發(fā)空調(diào)的控制系統(tǒng)停止水蒸發(fā)制冷，啟用壓縮機做功制冷。本發(fā)明中，當實際焓值小于最大允許焓值^j/kg時，水蒸發(fā)空調(diào)的控制系統(tǒng)啟用水蒸發(fā)制冷。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的優(yōu)化焓差方法大幅度提高了原來的焓差空調(diào)系統(tǒng)的利用率，也就提高了總體綜合節(jié)能效率；在當前大力發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)的氛圍下，凸顯了其不可估量的重要性。目前電信智能新風焓差環(huán)保空調(diào)系統(tǒng)大量進行建設，如果很多省市都采用該優(yōu)化焓差方法對智能新風焓差環(huán)保空調(diào)系統(tǒng)進行控制的話，將產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益。本發(fā)明的優(yōu)化焓差方法抓住了事物的本質(zhì)矛盾，沒有被表面現(xiàn)象所迷惑。目標區(qū)域內(nèi)的環(huán)境既然有一個控制范圍要求，那么，我們的工作就是要滿足這個要求，只要滿足控制范圍就可以。目標區(qū)域內(nèi)當前的濕空氣的溫濕度只是用來和控制范圍比較是否超出控制范圍，假如超出了控制范圍，則啟用本發(fā)明的優(yōu)化焓差方法去判斷是啟用焓差空調(diào)系統(tǒng)還是啟用普通空調(diào)。


圖1是的濕空氣狀態(tài)變化示意圖。橫坐標為空氣的相對濕度，縱坐標為空氣干球溫度，在上方的虛線表示是等焓變化過程，在下方的虛線表示是機械制冷時候的變化過程。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施實例對本發(fā)明作進一步的說明。一種降溫裝置即焓差空調(diào)系統(tǒng)用優(yōu)化焓差方法，將焓差空調(diào)系統(tǒng)控制區(qū)域外部濕空氣的實際焓值和焓差空調(diào)系統(tǒng)控制區(qū)域(即目標區(qū)域)內(nèi)允許的最大焓值進行比較；如果實際焓值小于目標區(qū)域最大允許焓值，則焓差空調(diào)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)啟用水蒸發(fā)制冷；否則， 焓差空調(diào)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)停止水蒸發(fā)制冷，啟用壓縮機做功制冷。本發(fā)明的優(yōu)化焓差方法，包括以下步驟
(a)、設定焓差空調(diào)系統(tǒng)控制區(qū)域(即目標區(qū)域)的干球溫度范圍和相對濕度范圍；
(b)、計算得到目標區(qū)域最高干球溫度、最大相對濕度對應點的最大焓值，作為目標區(qū)域最大允許焓值；
(c)、測量目標區(qū)域外部的實際干球溫度和相對濕度，得到目標區(qū)域外部濕空氣的實際焓值；
(d)、比較實際焓值和最大允許焓值；
如果實際焓值小于最大允許焓值，焓差空調(diào)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)啟用水蒸發(fā)制冷；
5否則，焓差空調(diào)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)停止水蒸發(fā)制冷，啟用壓縮機做功制冷。本發(fā)明的優(yōu)化焓差方法，當實際焓值比最大允許焓值小若干(比如3. Okj/kg以上) 時，焓差空調(diào)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)啟用水蒸發(fā)制冷。本發(fā)明的優(yōu)化焓差方法是拿區(qū)域外濕空氣的焓值和目標區(qū)域需要控制的范圍內(nèi)允許的最大焓值做比較，而不是拿區(qū)域外濕空氣的焓值和當前區(qū)域內(nèi)濕空氣的焓值做比較。只要區(qū)域外濕空氣的焓值比控制范圍內(nèi)允許的最大焓值小，并小到一定程度就可以啟用焓差空調(diào)系統(tǒng)來讓目標區(qū)域內(nèi)的環(huán)境達到要求。如圖1所示，比如說一個目標區(qū)域需要控制的范圍是溫度從21°C到25°C之間， 相對濕度從40%到70%之間。那么此范圍內(nèi)允許的最大焓值點就是最高溫度、最高濕度點 (25°C，70%)，焓值為 60. 6kj/kg。當區(qū)域外濕空氣溫濕度在C點(27 °C，45%)，區(qū)域內(nèi)濕空氣溫濕度在A點(沈°C， 45%)的時候，A點超出了控制范圍，必須要降溫處理；雖然C點的焓值大于A點的焓值，但是卻小于目標區(qū)域需要控制的范圍內(nèi)允許的最大焓值，所以，采用本發(fā)明的優(yōu)化焓差方法后， 就可以啟用焓差空調(diào)系統(tǒng)把C點的區(qū)域外濕空氣經(jīng)過等焓變換至D點后，送入目標區(qū)域?，F(xiàn)在雖然D點的焓值大于A點，但是D點滿足目標要求，A點不滿足目標要求，當外界實際環(huán)境在A點時，可以啟動焓差空調(diào)系統(tǒng)，蒸發(fā)降溫。本發(fā)明的優(yōu)化焓差方法抓住了事物的本質(zhì)矛盾，沒有被表面現(xiàn)象所迷惑。目標區(qū)域內(nèi)的環(huán)境既然有一個控制范圍要求，那么，我們的工作就是要滿足這個要求，只要滿足控制范圍就可以。目標區(qū)域內(nèi)當前的濕空氣的溫濕度只是用來和控制范圍比較是否超出控制范圍，假如超出了控制范圍，則啟用本發(fā)明的優(yōu)化焓差方法去判斷是啟用焓差空調(diào)系統(tǒng)還是啟用普通空調(diào)。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種降溫裝置用優(yōu)化焓差方法，其特征是將水蒸發(fā)空調(diào)室外濕空氣的實際焓值和水蒸發(fā)空調(diào)調(diào)節(jié)區(qū)域即目標區(qū)域需要控制的干球溫度、相對濕度范圍內(nèi)允許的最大焓值進行比較；如果實際焓值小于目標區(qū)域最大焓值，則水蒸發(fā)空調(diào)的控制系統(tǒng)啟用水蒸發(fā)制冷； 否則，水蒸發(fā)空調(diào)的控制系統(tǒng)停止水蒸發(fā)制冷，啟用壓縮機做功制冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降溫裝置用優(yōu)化焓差方法，其特征是它包括以下步驟(a)、設定水蒸發(fā)空調(diào)所在地即目標區(qū)域的干球溫度范圍和相對濕度范圍；(b)、計算目標區(qū)域最高溫度、最大相對濕度對應點的最大焓值；(C)、測量室外環(huán)境的實際干球溫度和相對濕度，計算外部區(qū)域的實際焓值； (d)、比較目標區(qū)域內(nèi)允許的最大焓值和外部區(qū)域的實際焓值； 如果實際焓值小于最大焓值，水蒸發(fā)空調(diào)的控制系統(tǒng)啟用水蒸發(fā)制冷； 否則，水蒸發(fā)空調(diào)的控制系統(tǒng)停止水蒸發(fā)制冷，啟用壓縮機做功制冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降溫裝置用優(yōu)化焓差方法，其特征是當實際焓值小于最大允許焓值^j/kg時，水蒸發(fā)空調(diào)的控制系統(tǒng)啟用水蒸發(fā)制冷。
全文摘要
一種降溫裝置用優(yōu)化焓差方法，將水蒸發(fā)空調(diào)室外濕空氣的實際焓值和水蒸發(fā)空調(diào)調(diào)節(jié)區(qū)域即目標區(qū)域需要控制的干球溫度、相對濕度范圍內(nèi)允許的最大焓值進行比較；如果實際焓值小于目標區(qū)域最大焓值，則水蒸發(fā)空調(diào)的控制系統(tǒng)啟用水蒸發(fā)制冷；否則，水蒸發(fā)空調(diào)的控制系統(tǒng)停止水蒸發(fā)制冷，啟用壓縮機做功制冷。本發(fā)明的優(yōu)化焓差方法大幅度提高了原來的焓差空調(diào)系統(tǒng)的利用率，也就提高了總體綜合節(jié)能效率；在當前大力發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)的氛圍下，凸顯了其不可估量的重要性。
文檔編號F24F11/00GK102506487SQ20111031778
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者馬宏坤 申請人:江蘇中博通信有限公司設備分公司