CN115370545B - 面向风力发电设备的通风除湿散热一体机及风量调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向风力发电设备的通风除湿散热一体机及其风量调节方法。该通风除湿散热一体机通过调节内循环风量大小，使内循环风量小于外循环风量，可以达到节能、提高换热效率的目的。本发明利用等风量、不等风量及间歇状态这三种工作状态，可以兼顾较高的换热量和换热效率以及节能需求。

Description

面向风力发电设备的通风除湿散热一体机及风量调节方法

技术领域

本发明涉及一种面向风力发电设备的通风除湿散热一体机，同时也涉及相应的风量调节方法，属于空气调节技术领域。

背景技术

目前，风力发电技术正迅速并持续地发展着，其发展趋势表现为单机容量大、风机桨叶的变化、塔架高度上升、控制技术的进步以及海上风力发电的发展。其中，单机容量的逐步增大，将会引起机舱温度升高，导致风力发电机的定子线圈、磁钢等部件温度过高而带来故障。如何有效解决风力发电机的温升瓶颈，大幅增加风力发电机的机舱内部的各部件的散热量，同时还能减少能耗，已经成为风力发电技术进一步发展的关键内容之一。

大型风力发电机通常安装在高达数十甚至上百米的塔架上，所面临的风力环境与超高层建筑十分类似。对于超高层建筑而言，建筑物外立面的迎风面会承受较大的正值风压，而背风面和侧风面局部的表面会承受较大的负值风压。随着建筑物高度的增高，风压的数值会迅速变大。如果排风口处于迎风面正压区而新风取风口处于背风面负压区，就会直接导致排风、新风进风不畅，室内废气得不到及时排除，新鲜空气无法及时引入。但是，由于风向会经常发生变动（比如季节性变动），建筑物外立面的迎风面和背风面的位置处在不断变化当中，因此现有设计不能使得各种风向下新风取风口一直处于正压区、排风口一直处于负压区，仅能在部分时间内有效，因而无法保证新风和排风***持续稳定运行。

在专利号为ZL201310325833.0的中国发明专利中，公开了一种超高层建筑新风机组的进排风装置。该进排风装置将两个进风口和两个出风口分别安装在超高层建筑的不同侧外墙面上，进风口和出风口处的外墙面上设有压力传感器，每个进风口和出风口均配有电动风阀，压力传感器和电动风阀均与处理器连接，处理器根据压力传感器测量的风压数值控制每个电动风阀的开启和关闭，以保证超高层建筑的新风和排风***的运行效果，避免排风和新风进风不畅。

另外，在申请号为201910790558.7的中国专利申请中，也公开了一种用于风力发电机的通风除湿一体机。在接近地面的位置，在风力发电机机舱内部放置通风除湿一体机，并且其通风装置位于第一腔室内，用于将室外的潮湿空气引流到第一腔内；除湿装置位于第二腔室内，用于干燥空气。但是在该技术方案中，通风装置和除湿装置两者位于独立腔室，并且位于地面风压差不大。因此其耗能较大，而且对机舱内发热部件的散热作用不明显。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种面向风力发电设备的通风除湿散热一体机。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种上述通风除湿散热一体机的风量调节方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种面向风力发电设备的通风除湿散热一体机，包括处理器、存储器、内循环进风口温度传感器、内循环出风口温度传感器、外循环风机传感器、外循环风机调速开关和内循环风机调速开关；其中，

所述处理器与所述内循环进风口温度传感器连接；

所述处理器与外循环风机调速开关连接，用于向其发出开关控制信号；

所述处理器还与内循环风机调速开关连接，用于向其发出开关控制和转速调节信号；

所述外循环风机调速开关用于控制外循环轴流风机的打开或关闭；

所述内循环风机调速开关用于控制内循环轴流风机的打开或关闭以及转速调节。

其中较优地，所述通风除湿散热一体机还包括壳体；所述壳体上包括内循环进风口、内循环出风口、外循环入风口和外循环出风口；其中，

所述内循环进风口位于壳体的底面；所述内循环出风口呈圆柱状，位于壳体的顶部；

所述外循环入风口位于壳体的一个侧壁，与塔筒开口连接；所述外循环出风口位于壳体的另一个侧壁，与所述外循环入风口相对，并与塔筒的另一开口连接。

其中较优地，所述通风除湿散热一体机还包括内循环轴流风机和外循环轴流风机；

所述内循环轴流风机位于所述内循环出风口内，而且出风口朝向机舱空间；

所述外循环轴流风机位于所述外循环出风口内。

其中较优地，所述通风除湿散热一体机还包括换热器芯体；

所述换热器芯***于壳体内部，包括多个机芯、端板、包角和环氧铝箔；其中，所述端板置于每个机芯的正反两面，包角位于每个机芯的四个棱边，用于固定内部的环氧铝箔。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种上述通风除湿散热一体机的风量调节方法，至少包括以下步骤：

S1：获得内循环进风口温度，判断是否达到低温值或高温值，如果介于低温值和高温值之间则进入步骤S2；

S2：根据外循环风机传感器检测到的转速，计算得到外循环风量Ym，进入步骤S3；

S3：根据外循环风量Ym，从存储器中保存的状态数据表中，查找到外循环风量Ym下最大换热效率对应的内循环风量Xn；

S4：处理器向内循环风机调速开关发出调节内循环轴流风机的转速的信号，以将内循环风量调节至内循环风量Xn，然后返回步骤S1。

其中较优地，在所述步骤S4之后，还包括：

S5：经过预设时间后，处理器读取内循环出风口温度传感器检测到的内循环出风口温度实际值t，与预先得到的内循环出风口温度值t_h2作比较，如果t> t_h2，则将内循环风量等步长增加，直到t＝t_h2＋Δ；如果 t≦t_h2则停止调节内循环风量；其中，Δ为预设的温度范围，t_h2为状态数据表中，在所述状态数据表中与最大换热效率对应的内循环出口处空气干球温度。

其中较优地，在所述步骤S5之后，还包括：

S6：在所述内循环进风口温度高于所述高温值时，处理器向内循环风机调速开关发出调节内循环轴流风机的转速的信号，以将内循环风量调节至外循环风量Ym，然后返回步骤S1。

其中较优地，在所述步骤S6之后，还包括：

S7：在所述内循环进风口温度高于所述高温值时，处理器向内循环风机调速开关发出调节内循环轴流风机的转速到以预定低速或停止，然后返回步骤S1。

其中较优地，所述状态数据表是根据预定的风量间隔，测量各内循环风量Xn及与各内循环风量Xn对应的外循环风量Ym值，计算得到对应的换热效率Enm，然后将各内循环风量Xn、外循环风量Ym值及换热效率Enm对应存储得到的。

其中较优地，所述状态数据表是进一步根据与各内循环风量Xn对应的内循环出风口温度值t_h2，计算得到对应的换热效率Enm，然后将各内循环风量Xn、外循环风量Ym值、内循环出风口温度值t_h2及换热效率Enm对应存储得到的。

与现有技术相比较，本发明具有以下的技术特点：（1）该通风除湿散热一体机通过调节内循环风量大小，使内循环风量小于外循环风量，可以达到节能、提高换热效率的目的；（2）利用等风量、不等风量及间歇状态这3种工作状态的切换，可以兼顾较高的换热量和换热效率以及节能需求；（3）可以兼顾通风、除湿、散热三种功能；（4）适于风力发电，尤其是海上风力发电等恶劣工作环境。

附图说明

图1A为本发明实施例提供的通风除湿散热一体机在风力发电机机舱内的安装示意图；

图1B为本发明实施例提供的通风除湿散热一体机在塔顶内的安装示意图；

图2为本发明实施例提供的通风除湿散热一体机的机械结构示意图；

图3为本发明实施例提供的通风除湿散热一体机中，换热器芯体的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的通风除湿散热一体机的控制结构示意图；

图5为本发明实施例提供的通风除湿散热一体机的运行流程图；

图6为本发明实施例提供的通风除湿散热一体机内部的各组机芯进行热交换的示意图；

图7为本发明实施例提供的通风除湿散热一体机内部，A组机芯进行热交换的温度示意图；

图8为本发明实施例提供的通风除湿散热一体机内部，B组机芯进行热交换的温度示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

如图1A所示，本发明实施例公开了一种面向风力发电设备的通风除湿散热一体机100，安装于海上或内陆风力发电机的机舱内。具体地说，该通风除湿散热一体机100设置在风力发电机的塔顶200内，并且设置在紧邻发电机组300的位置。该通风除湿散热一体机100用于向风力发电机的机舱内的多种设备，尤其是作为最大的发热源的发电机组300，提供通风散热和除湿功能，使得机舱内温度小于等于预设温度，例如37℃，以使各个设备正常运行。

如图1B所示，上述通风除湿散热一体机100固定于风力发电机塔筒102上，换热器固定支架103呈细长的长方体状，通过不锈钢螺钉与塔筒102内壁连接，两根换热器固定支架103的另一端嵌入该通风除湿散热一体机100的背面上端的柱状槽中，通过不锈钢螺钉将该通风除湿散热一体机100固定在换热器固定支架103上。

如图2所示，该通风除湿散热一体机100至少包括壳体1、内循环轴流风机2、外循环轴流风机3、换热器芯体4、检修门5、底部框架6。优选的是，在底部框架6内还设置有接水盘7以及排水管8。

下面为了方便描述，将检修门5所在一侧设定为该通风除湿散热一体机100的正面。

在本发明的一个实施例中，壳体1包括内循环进风口11、内循环出风口12、外循环入风口13和外循环出风口14。内循环进风口11位于壳体1的底面，用于将机舱内部下方的热空气吸入。内循环出风口12呈圆柱状，在本发明的一个实施例中有一个或多个（图中为两个），位于壳体1顶部，用于将已冷却的空气向上排放。这是利用了热空气上浮，冷空气下沉的特性，以提高机舱内空气混合的效率。

在本发明的一个实施例中，外循环入风口13位于壳体1的一个侧壁（例如图中的右侧壁），与塔筒上的一个开口连接，用于将塔筒外的冷空气吸入。外循环出风口14位于壳体1另一侧壁（例如图中的左侧壁），与外循环入风口13相对，并与塔筒上的另一开口连接，用于将温度升高后的热空气送出塔筒。外循环入风口13和外循环出风口14采用软连接方式通过法兰接头与塔筒开口连接。在本发明的一个实施例中，法兰接口外径尺寸为600mm，螺栓孔直径为550mm、内径为500mm。此外，壳体1采用150克覆铝锌板并通过阴极电泳涂装技术进行静电粉末喷涂，喷涂厚度需达到95微米以上，使得壳体1具有优异的耐蚀性能，以适应潮湿的环境。

在本发明的一个实施例中，内循环轴流风机2用于循环塔顶内部热空气，所以采用高温轴流风机，可耐高温，两个内循环轴流风机2分别位于两个内循环出风口12内，而且出风口朝向机舱空间（即，图中的上方）。外循环轴流风机3用于循环塔筒外部空气，由于海面空气湿度较大、盐分含量较高，所以采用防水防盐轴流风机，位于外循环出风口14内。同时，为了防止风机在低温环境中停止工作，在风机内使用的是低温油脂，这样该通风除湿散热一体机100的设备生存温度范围很大，可在－40℃～＋90℃范围内正常工作。此外，内循环轴流风机2和外循环轴流风机3的电机工作电压为380V，采用恒定转速控制方式。

在本发明的一个实施例中，换热器芯体4位于壳体1内部，如图3所示。换热器芯体4包括多个机芯40、端板41、包角42和环氧铝箔43。端板41置于每个机芯40的正反两面，包角42位于每个机芯40的四个棱边，用于固定内部的环氧铝箔43。

结合图3和图6～图8，在本发明的一个实施例中，换热器芯体4是由12个500mm×500mm×300mm机芯40组合成，一共两层、三列、两行，即1500×1000×600mm的换热器芯体4。该换热器芯体4为常规的叉流板式结构，每个机芯40是包括多层换热片，在每个换热用的金属板片的两侧分别为不同风道（内循环风道和外循环风道）。即塔筒内部空气和塔筒外部空气分别在每块金属板片两侧的流道中相互成垂直方向流动，塔筒内部空气从下往上竖直流动，塔筒外部空气则从右至左水平流动，高温侧（塔筒内部空气）的热量即可通过金属板片传递到低温侧（塔筒外部空气），进行热交换，具有换热效率高，易于维护，寿命长等特点。上述热交换方法只需利用自然资源，不使用制冷剂，更符合环保原则，并且节能降耗效果显著。

此外，内、外两个空气循环通道相互隔绝，彼此间有环氧铝箔43隔开，入口边缘和出口边缘密封性强，可以有效防止沙尘或盐分微粒等进入机舱内部，保证换热器芯体4的气密性，保持塔筒内部清洁、干燥，有效防止塔筒内外空气交叉污染。由于换热器芯体4采用的环氧涂层的铝板，使得其具有优异的防腐性能，以适应风力发电机的潮湿工作环境。

在本发明的一个实施例中，检修门5位于壳体1正面，检修门5两侧的壳体1边缘设有竖直滑槽，检修门5可从滑槽上端滑入下端，将壳体1内部与外部隔绝。壳体1正面与塔筒侧壁距离比壳体1背面与塔筒侧壁距离宽，方便对换热器芯体4进行安装和维修。

在本发明的一个实施例中，底部框架6位于壳体1底部，通过不锈钢螺钉与壳体1连接，底部框架6四周仅有6根支架，塔筒内部空气可通过底部框架6四周进入内循环进风口11，底部框架6底部封闭，用于支撑接水盘7和排水管8，接水盘7与排水管8连接，用于将冷热空气进行热交换时产生的积水排出到塔筒外部，避免潮湿。

综上所述，为了适应海面空气中高湿度多盐份的环境状况，壳体1采用热镀锌防锈处理，换热器芯体4采用环氧涂层的铝板，叶轮及所有连接件采用316L不锈钢，螺钉螺帽也均采用不锈钢，所有与外循环相接触的部件需达到C5-M防腐等级，与内循环相关零件需达到C4防腐等级及以上，使得本发明提供的通风除湿散热一体机防潮防腐性非常强。

此外，壳体1内还安装有至少两个风机传感器和三个温度传感器。其中，风机传感器用于检测内循环轴流风机2和外循环轴流风机3转速是否正常、是否有风机停止运转，温度传感器用于检测内循环进风口11、内循环出风口12和外循环入风口13处的温度，判断内循环进风口11处的温度是否在预设温度范围内。传感器所实时监测到的数据可以通过远程数据传输将监测结果上传到云端，做到对该通风除湿散热一体机100的运行状况的远程监控和远程报警。如果出现风机运转异常或内循环进风口11处的温度高于预设值（50℃）的情况，通过自动断电的方式进行自我保护，同时通过远程报警告知监测人员，方便安排人员进行检修。

在上述各个实施例所公开的通风除湿散热一体机的基础上，本发明进一步提供一种通风除湿散热一体机的风量调节方法。如背景技术中介绍的，与高层建筑类似，风力发电机的高处受风风压很大，并且随着风向会经常发生变动；而且风力发电机的机舱内的压力与室外压力也不一样，因此本发明实施例中的通风除湿散热一体机工作在不等风量环境下。这是不同于办公楼的通风***或换风***的常规工作环境。因为常规工作环境下，通风***或换风***工作在等风量环境，其换热器控制方法也是基于等风量这个前提下进行设计的。因此，本发明实施例中的通风除湿散热一体机需要新的风量调节方法，即以下介绍的不等风量前提下的控制方法。

在不等风量调节过程中,换热效率和换热量是两个重要的参考指标。

所述换热效率计算公式为：

（1）

其中，E为换热效率；t_h1为内循环进口处空气干球温度，单位℃；t_h2为内循环出口处空气干球温度，单位℃；t_c1为外循环进口处空气干球温度，单位℃。

所述换热量计算公式为：

（2）

其中，Q为换热量，其数值越高表示能有效降低室内温度越多，单位KW；Cp为空气的比热，等于定值0.24kcal/kg℃；ρ为空气密度，等于定值1.2kg/m³；Ly为内循环风量，单位m³/h；T为内循环进口处空气干球温度t_h1（简称：内循环进风口温度）与内循环出口处空气干球温度t_h2（简称：内循环出风口温度）的温差，即T＝t_h1－t_h2，单位℃；α为风量比系数，α＝1.45－0.45k，其中k为内循环风量与外循环风量比，即，Lx为外循环风量。由式2可知，换热量由内循环风量Ly、外循环风量Lx、温差T和换热效率E决定。在外循环风量Lx确定的前提下（风量计可以测量），在预定范围内降低内循环风量Ly反而可以增加换热效率E。这是因为换热量大时，换热效率不一定高；反之亦然。

如图4所示，通风除湿散热一体机100中的控制模块包括处理器400、存储器410、内循环进风口温度传感器420、内循环出风口温度传感器430、外循环风机传感器440、外循环风机调速开关450和内循环风机调速开关460。其中，处理器400与内循环进风口温度传感器420连接，用于向其发出启动检测的信息或者接收来自内循环进风口温度传感器420的检测结果信息。此外，处理器400与外循环风机调速开关450连接，用于向其发出开关控制信号；处理器400还与内循环风机调速开关460连接，用于向其发出开关控制和转速调节信号。外循环风机调速开关450控制外循环轴流风机3的打开或关闭，内循环风机调速开关460控制内循环轴流风机2的打开或关闭以及转速。

当该通风除湿散热一体机100开始工作后，按照图5所示流程进行自动控制，通过调整内循环的风机风量大小，以使内外循环风机在不同状态下运行，以达到节能和提高换热效率的目的。

在本发明的一个实施例中，表1所示的状态数据表是根据预定的风量间隔，测量各内循环风量Xn及与各内循环风量Xn对应的外循环风量Ym值，计算得到对应的换热效率Enm，然后将各内循环风量Xn、外循环风量Ym值及换热效率Enm对应存储得到的。具体而言，前期通过选型软件，得到每隔预定风量间隔（例如500m³/h）的外循环风量Yn(例如Yn为4500m³/h,5000m³/h,5500m³/h)时，与Yn对应的内循环风量为Xn时,换热效率Enm达到的最大值。将此状态下对应的状态数据（外循环风量Yn、内循环风量Xn、内循环进风口温度t_h1、内循环出风口温度t_h2、换热效率Enm）保存在存储器410中，方便后续调取。

表1状态数据表

风力发电机开始工作后，处理器400实时读取内循环进风口温度传感器420的检测值t_h1。当内循环进风口温度传感器420检测到的温度达到低温值（例如36℃），则启动该通风除湿散热一体机。处理器400向外循环风机调速开关450和内循环风机调速开关460发出打开的控制信号。

如果内循环进风口11处的温度t_h1大于高温值（例如40℃），内外循环的风机等风量运行状态。在此等风量运行状态下，使内循环轴流风机2和外循环轴流风机3的转速相等（两者规格相同的情况下），从而达到相互独立的内循环风量和外循环风量相等。这样能达到最大换热效率，但是功耗也较大。

如果内循环进风口11处的温度t_h1介于高温值（例如40℃）和低温值（例如36℃）之间，处理器400需向内循环风机调速开关460发出调速信号，使内循环轴流风机2转速降低，内循环风量减小，这样就进入内外循环不等风量的状态运行。或者，如果内循环进风口11处的温度降低至高温值及以下就使内循环轴流风机2降速，就进入内外循环不等风量运行状态。在此状态下，内循环风量和外循环风量不相等，但是在换热率最大的前提下实现功耗最低，从而实现节能。

如果内循环进风口11处的温度t_h1小于等于低温值，则内循环轴流风机2进入间歇工作状态，例如周期性以额定功率工作预定时间，然后进入待机状态。在此状态下，以最低功耗运行或停止运行，以实现节能。

下面，进一步介绍在不等风量状态下，该风量调节方法的具体工作过程：

S1：获得内循环进风口温度，判断是否达到低温值或高温值，如果介于低温值和高温值之间则进入步骤S2。

通过读取内循环进风口温度传感器420检测到的温度，即内循环进风口温度t_h1，可以判断出内循环进风口温度t_h1是否介于高温值和低温值之间。如果内循环进风口温度介于高温值和低温值则进入下一步；否则返回S1继续读取t_h1。

S2：根据外循环风机传感器440检测到的转速，计算得到外循环风量Ym，进入步骤S3。

S3：根据外循环风量Ym，从存储器410中保存的状态数据表中，查找到外循环风量Ym下最大换热效率对应的内循环风量Xn。

例如，外循环风量Y2为5000m³/h，则在表1所示状态数据表中查找到，该列中最大的换热效率E为67.1%，并且该最大的换热效率E＝67.1%对应的内循环风量X1为4200m³/h。因此，功耗最小且换热效率最大的状态为：外循环风量为5000m³/h时内循环风量为4200m³/h。

S4：处理器400向内循环风机调速开关460发出调节内循环轴流风机2的转速的信号，以将内循环风量调节至内循环风量Xn，然后返回步骤S1。

由于状态数据表（表1）是仿真结果，考虑到实际运行环境的多样性，需要在上述各个步骤所实施的风量调节方法的基础上，增加风量微调步骤。即，在步骤S4之后，增加以下步骤：进行内循环风量微调。

在本发明的一个实施例中，该风量调节方法可以包括以下步骤：

S1：获得内循环进风口温度，判断是否达到低温值或高温值，如果介于低温值和高温值之间则进入步骤S2；

S2：根据外循环风机传感器440检测到的转速，计算得到外循环风量Ym，进入步骤S3；

S3：根据外循环风量Ym，从存储器410中保存的状态数据表中，查找到外循环风量Ym下最大换热效率对应的内循环风量Xn；

S4：处理器400向内循环风机调速开关460发出调节内循环轴流风机2的转速的信号，以将内循环风量调节至内循环风量Xn，然后返回步骤S1；

S5：经过预设时间后，处理器读取内循环出风口温度传感器检测到的内循环出风口温度实际值t，与预先得到的内循环出风口温度值t_h2作比较，如果t> t_h2，则将内循环风量等步长增加，直到t＝t_h2＋Δ；如果 t≦t_h2则停止调节内循环风量。

其中，Δ为预设的温度范围；t_h2为状态数据表中，与最大换热效率对应的内循环出口处空气干球温度。

这样，上述实施例提供的风量调节方法可以进一步减少电能消耗，起到节能的效果。

如图5所示，在本发明的一个实施例中，在内循环进风口温度大于等于高温值时（例如大于40℃），进入等风量状态运行，以确保最大换热量；在小于等于低温值（例如小于36℃）则进入间歇状态运行，以降低能耗；介于低温值或高温值之间时，则进入不等风量状态运行，以确保最高换热效率。即，有3种工作状态。

在本发明的另一个实施例中，该风量调节方法还可以包括以下步骤：

S1：获得内循环进风口温度，判断是否达到低温值或高温值，如果介于低温值和高温值之间则进入步骤S2；如果大于等于高温值则进入步骤S6；如果小于等于低温值，则进入步骤S7；

S2：根据外循环风机传感器440检测到的转速，计算得到外循环风量Ym，进入步骤S3；

S3：根据外循环风量Ym，从存储器410中保存的状态数据表中，查找到外循环风量Ym下最大换热效率对应的内循环风量Xn；

S4：处理器400向内循环风机调速开关460发出调节内循环轴流风机2的转速的信号，以将内循环风量调节至内循环风量Xn，然后返回步骤S1。

需要说明的是，在上述实施例提供的风量调节方法中，不需要执行步骤S5，而只需要根据实际情况选择性地执行步骤S6或步骤S7。其中，步骤S6包括如下内容：处理器400向内循环风机调速开关460发出调节内循环轴流风机2的转速的信号，以将内循环风量调节至外循环风量Ym，然后返回步骤S1。步骤S7包括如下内容：处理器400向内循环风机调速开关460发出调节内循环轴流风机2的转速到以预定低速或停止，然后返回步骤S1。

这样，当内循环进风口11处的温度降低至36℃及以下，处理器400向外循环风机调速开关450和内循环风机调速开关460发出关闭的控制信号，内外循环风机停止运转或低速运行，可以在温度较低时进一步降低能耗。

下面结合图6～图8说明本发明提供的通风除湿散热一体机100中，换热效率和换热量的计算过程，并且对比等风量和不等风量两种模式下的换热效率和换热量，以说明本发明所能实现的技术效果。

在本发明的一个实施例中，将上述通风除湿散热一体机100工作于等风量状态下，例如内循环风量和外循环风量均为5500m³/h的情况下，假设内循环入口温度为45℃，外循环入口温度为30℃，所实现的换热效率为54.1%。具体计算过程如下。

已知该通风除湿散热一体机100内部共有6组机芯（编号为A～F），根据板式热交换选型软件可依次计算出A组机芯至F组机芯的送排风温度。

首先，如图7所示，计算A组机芯的出风温度：已知A组机芯的内循环入风温度为45℃，外循环入风温度为30℃，根据板式热交换选型软件计算可得出A组机芯的内循环出风温度为36.88℃，外循环出风温度为38.08℃。

然后，如图8所示，计算B组机芯的出风温度：此时，内循环入风温度依然为45℃，B组机芯的外循环入风温度为A组机芯外循环出风温度38.08℃，根据板式热交换选型软件计算可得出B组机芯的内循环出风温度为41.26℃，外循环出风温度为41.82℃。

以此类推，如表2所示，可以计算出A组机芯内循环出风温度36.88℃，外循环入风温度为30℃；C组机芯的内循环出风温度为43.28℃，外循环出风温度为43.54℃；D组机芯的内循环出风温度为33.17℃，外循环出风温度为33.70℃；E组机芯的内循环出风温度为37.17℃，外循环出风温度为37.78℃；F组机芯的内循环出风温度为40.31℃，外循环出风温度为40.75℃。

表2机芯温度表

如图6所示，内循环出风口是D组、E组和F组机芯输出的风的混合。因此，机芯的内循环出风温度为D组、E组和F组机芯的内循环出风温度平均值，计算结果如下：

即机芯内循环最终出风温度为36.88℃。

根据公式（1）可得到换热效率E：

根据公式（2）可得到换热量：

通过上述分析可以看出，当内循环风量和外循环风量分别为5500m³/h，内循环入口温度为45℃，外循环入口温度为30℃的情况下，换热器的换热效率可以达到54.1%，内循环出风温度为36.88℃，换热量为8.09KW。

作为对比，在不等风量状态下运行，这样可以使得该通风除湿散热一体机100在运行时的电能消耗更少、换热效率更高。以下，通过举例加以说明。

风力发电机开始工作后，处理器400实时读取内循环进风口温度传感器420的检测值。当内循环进风口温度传感器420检测到的内循环进风口11处的温度达到36℃，则启动该通风除湿散热一体机设备，处理器400向外循环风机调速开关450和内循环风机调速开关460发出打开的控制信号，按照前期储存在存储器410中的数据，根据外循环风机传感器440检测到的外循环风量Ym，在存储器410中找到与Ym最接近的Y1，通过内循环风机调速开关460将内循环风量调节至X1，使得内循环风机风量始终小于外循环风机风量，当内循环进风口11处的温度降低至36℃及以下，处理器400向外循环风机调速开关450和内循环风机调速开关460发出关闭的控制信号，内外循环风机停止运转。

根据板式热交换选型软件计算可得出，当该通风除湿散热一体机100工作在内循环风机风量为4000m³/h，外循环风机风量为5500m³/h的情况下，假设内循环入口温度为45℃，外循环入口温度为30℃，此时换热效率E为58.3%，内循环出风温度为35.42℃，此时换热量为：

与前述实施例中的换热效率和换热量相比，等风量运行时换热效率为54.1%，换热量为8.09KW，全程不等风量运行时换热效率为58.3%，换热量为8.40KW，由此证明不等风量运行时的换热效率和换热量有显著提高。

综上所述，本发明所提供的面向风力发电设备的通风除湿散热一体机具有以下效果：（1）该通风除湿散热一体机通过调节内循环风量大小，使内循环风量小于外循环风量，可以达到节能、提高换热效率的目的；（2）利用等风量、不等风量及间歇状态这3种工作状态，可以兼顾较高的换热量和换热效率以及节能需求；（3）由于海面空气中水蒸气、盐分含量较多，通过选择防腐性好的材料使得该通风除湿散热一体机防腐性更强，兼顾通风、除湿、散热三种功能；（4）内循环轴流风机采用高温轴流风机，而且风机内使用的低温油脂，使得该通风除湿散热一体机设备的生存温度范围较大，可以在－40℃～＋90℃范围内正常工作，适于风力发电，尤其是海上风力发电等恶劣工作环境。

上面对本发明所提供的面向风力发电设备的通风除湿散热一体机及风量调节方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (6)

1.一种面向风力发电设备的通风除湿散热一体机的风量调节方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：获得内循环进风口温度，如果介于低温值和高温值之间则进入步骤S2；

如果高于或等于所述高温值时，处理器向内循环风机调速开关发出调节内循环轴流风机的转速的信号，以将内循环风量调节至外循环风量Ym，然后返回步骤S1；

如果低于或等于所述低温值时，处理器向内循环风机调速开关发出调节内循环轴流风机的转速到以预定低速或停止，然后返回步骤S1；

S2：根据外循环风机传感器检测到的转速，计算得到外循环风量Ym，进入步骤S3；

S3：根据外循环风量Ym，从存储器中保存的状态数据表中，查找到外循环风量Ym下最大换热效率对应的内循环风量Xn；

所述状态数据表是根据预定的风量间隔，测量各内循环风量Xn、与各内循环风量Xn对应的外循环风量Ym值、与各内循环风量Xn对应的内循环出风口温度值t_h2、内循环进风口温度，然后将各内循环风量Xn、外循环风量Ym值、内循环进风口温度、内循环出风口温度值t_h2及计算得到的换热效率Enm对应存储得到的；

S4：处理器向内循环风机调速开关发出调节内循环轴流风机的转速的信号，以将内循环风量调节至内循环风量Xn，然后返回步骤S1。

2.如权利要求1所述的风量调节方法，其特征在于在所述步骤S4之后还包括：

S5：经过预设时间后，处理器读取内循环出风口温度传感器检测到的内循环出风口温度实际值t，与预先得到的内循环出风口温度值t_h2作比较，如果t> t_h2，则将内循环风量等步长增加，直到t＝t_h2＋Δ；如果 t≤t_h2则停止调节内循环风量；其中，Δ为预设的温度范围，t_h2为状态数据表中，在所述状态数据表中与最大换热效率对应的内循环出风口温度值。

3.如权利要求1-2任意一项所述的风量调节方法，其应用于面向风力发电设备的通风除湿散热一体机，所述通风除湿散热一体机包括处理器、存储器、内循环进风口温度传感器、内循环出风口温度传感器、外循环风机传感器、外循环风机调速开关和内循环风机调速开关；其中，

所述处理器与所述内循环进风口温度传感器连接；

所述处理器与所述外循环风机调速开关连接，用于向其发出开关控制信号；

所述处理器与所述内循环风机调速开关连接，用于向其发出开关控制和转速调节信号；

所述外循环风机调速开关用于控制外循环轴流风机的打开或关闭；

所述内循环风机调速开关用于控制内循环轴流风机的打开或关闭或转速调节。

4.如权利要求3所述的风量调节方法，其特征在于，所述通风除湿散热一体机还包括壳体；所述壳体上包括内循环进风口、内循环出风口、外循环入风口和外循环出风口；其中，

所述内循环进风口位于壳体的底面；所述内循环出风口呈圆柱状，位于壳体的顶部；

所述外循环入风口位于壳体的一个侧壁，与塔筒开口连接；所述外循环出风口位于壳体的另一个侧壁，与所述外循环入风口相对，并与塔筒的另一开口连接。

5.如权利要求4所述的风量调节方法，其特征在于，所述通风除湿散热一体机还包括内循环轴流风机和外循环轴流风机；

所述内循环轴流风机位于所述内循环出风口内，而且出风口朝向机舱空间；

所述外循环轴流风机位于所述外循环出风口内。

6.如权利要求5所述的风量调节方法，其特征在于，所述通风除湿散热一体机还包括换热器芯体；

所述换热器芯***于壳体内部，包括多个机芯、端板、包角和环氧铝箔；其中，所述端板置于每个机芯的正反两面，包角位于每个机芯的四个棱边，用于固定内部的环氧铝箔。

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