SK1796A3 - Method and arrangement for controlling heat transfer in ventilation apparatus or air conditioning apparatus - Google Patents

Description

Uvedený vynález sa vzťahuje na spôsob riadenia prenosu tepla u ventilačného prístroja, alebo u prístroja pre klimatizáciu. Podľa tejto metódy:

teplo obsiahnuté v odsávanom vzduchu je odoberané a privádzané späť do obehu pomocou obvodu pre prenos tepla, založeného na cirkulácii kvapaliny.

energia pre prídavné vyhrievanie alebo pre prídavné chladenie je dodávaná do obvodu pre prenos tepla v prípade, že pre udržanie požadovanej teploty dodávaného vzduchu je tepelný prenos nedostatočný, a dodávka energie pre prídavné vyhrievanie alebo pre prídavné chladenie je riadená tak, aby bolo možné dosiahnuť požadovanú teplotu dodávaného vzduchu.

Doterajší stav techniky

V klimatizačných systémoch sa stala bežnou metóda, kedy je odoberané teplo z výstupného vzduchu odsávaného z budovy, tj. odsávaného vzduchu, odovzdávané vzduchu dodávanému. Pre tepelný prenos boli zkonštruované tepelné výmenníky, pracujúce na mnohých rôznych princípoch. Veľmi bežným typom je doskový tepelný výmenník, u ktorého je teplo prenášané cez stenu z odsávaného vzduchu do vzduchu dodávaného. Odsávaný a dodávaný vzduch prúdi vedľa seba v kanáloch, ktoré sú od seba oddelené doskovou stenou. Takmer rovnako bežné je to, čo poznáme pod názvom regeneračný tepelný výmenník, u ktorého je teplo z odsávaného vzduchu viazané na pevný vodič tepla, ktorým je teplo prenesené do toku dodávaného vzduchu. Uvedený pevný tepelný vodič na seba v podstate viaže teplo. Najbežnejší je tento pevný tepelný vodič zostavený ako rotujúci valec. Cez jednu z jeho polovíc prúdi odsávaný vzduch a cez druhú polovicu potom prúdi vzduch dodávaný.

Optimalizácia prevádzky nezahŕňa problém s žiadnym typom z týchto tepelných výmenníkov. Ich výkon môže byť riadený iba čiastočným zaťažovaním, tj. kedy tepelný tok, ktorý môže byť získavaný z odsávaného vzduchu, presahuje tepelný tok potrebný pre vyhrievanie dodávaného vzduchu. Výkon doskových tepelných výmenníkov je najčastejšie znížený vedením časti toku dodávaného vzduchu, alebo vzduchu odsávaného, okolo tepelného výmenníku. Tiež regeneračný odber tepla môže byť prevádzaný pomocou obtokového riadenia a tiež pomocou riadenia rýchlosti otáčania valca. Keď je táto rýchlosť otáčania znížená, zníži sa i množstvo získavaného tepla. Žiadny z týchto tepelných výmenníkov nemôže byť ovládaný, keď požiadavok na množstvo tepla pre dodávaný vzduch presahuje množstvo tepla, odoberaného z odsávaného vzduchu. Ovládanie teploty dodávaného vzduchu je prevádzané nastavením výkonu oddeleného chladiča zvyškového tepla.

Na druhú stranu je u kvapalinového cirkulačného systému, skladajúceho sa z oddelených tepelných výmenníkov umiestnených na tokoch dodávaného vzduchu a odsávaného vzduchu a z potrubného systému medzi nimi a kedy cirkulačné čerpadlo čerpá kvapalinu viažúcu teplo, nutné ovládanie, ktoré optimalizuje tento proces. Tiež v tomto prípade je riadenie konečnej teploty dodávaného vzduchu prevádzané nastavením výkonu oddeleného chladiča zvyškového tepla.

Tento spôsob ovládania je jednoduchý a naviac nezanedbateľná časť tepla obsiahnutého v odsávanom vzduchu môže byť prenesená do vzduchu dodávaného, kedy sú zmeny teplôt medzi dodávaným a odsávaným (výstupným) vzduchom zhodné. Inými slovami a v súlade s označením na obrázku 1:

Tel - Te2 = delta T_e - delta T_s = T_s2 - T_s1.

V spojení s týmto, teplotná účinnosť, definovaná ako:

T₈i - T_s2 éta = .................,

Τ_β1 - T_S1 je skoro vo všetkých praktických prípadoch dostatočná.

V praxi je riadenie prevádzané vedením časti toku kvapaliny cirkulovanej čerpadlami v uzavretom potrubnom systéme okolo tepelného výmenníku pre dodávaný vzduch, alebo pomocou ventilu pre odsávaný vzduch.

Na matematickom príklade bolo možné demonštrovať, že maximálna hodnota teplotnej účinnosti je v skutočnosti dosiahnuteľná iba v jednom bode ovládacieho rozsahu, predovšetkým keď nastane zmena skupenstva, zvyčajne pri kondenzácii vody. Týmto jednoduchým praktickým pravidlom môže byť proces riadený a predpokladaný jeho správny smer. Preto je tento princíp v konštrukcii riadiacej logiky všeobecne sledovaný.

Aj napriek tomu je tento spôsob spojený s podstatnými nevýhodami. V skutočnosti tento spôsob riadi prietok kvapaliny, ktorá prechádza cez tepelný výmenník dodávaného vzduchu, v odozve na teplotu toku dodávaného vzduchu či vzduchu odsávaného, bez žiadnej informácie o výsledku tohto riadenia. To znamená, že bez informácie o tom, aká je kvapalina, ktorá prechádza tepelným výmenníkom dodávaného vzduchu a tiež bez informácie o tom, aký vplyv mala zmena v prietoku na funkciu tepelného výmenníku. Je možné, že sa charakteristiky prenosu tepla u tepelného výmenníku významne zhoršujú tam, kde sa mení prietok kvapaliny. V skutočnosti by bola dosiahnutá lepšia teplotná účinnosť pri takom prietoku tepelným výmenníkom, kde nebude platiť podmienka:

delta T_e = delta T_s.

V skutočnosti potom podmienka delta T_e = delta T_s vyžaduje:

a) aby charakteristiky tepelného prenosu u tepelných výmenníkov dodávaného a odsávaného vzduchu boli zhodné,

b) aby prietok dodávaného (vstupného) a odsávaného (výstupného) vzduchu bol rovnaký,

c) aby sa charakteristiky prenosu tepla u tepelného výmenníku dodávaného vzduchu nemenili, i keď sa zmení prietok kvapaliny prechádzajúcej okolo.

V praxi je podmienku a) veľmi ťažké uspokojiť a tiež neexistuje tepelný výmenník vyhovujúci podmienke c).

Ďalej by mala byť zobraná do úvahy i zmena viskozity kvapaliny prenášajúcej teplo, ktorá nastáva v súvislosti so zmenami vonkajšej teploty a tým i so zmenami strednej teploty uvedenej kvapaliny prenášajúcej teplo. Tiež by mali byť zobrané do úvahy i ďaľšie menej významné faktory.

Následkom toho všetkého je, že i keď získanie tepla za návrhových podmienok dosiahne návrhových hodnôt, priemerná teplotná účinnosť dosiahnutá počas dlhšej doby, bude všeobecne klesať dolu, často i do 10% pod hodnotu zobranú pri návrhových podmienkach.

Fínská patentová prihláška 915511 sa týka prenosu tepla v zostave systému pre klimatizáciu, kde sú odber tepla, prídavné ohrievanie a prídavné chladenie spojené do samostatného obvodu pre prenos tepla. V tejto zostave je prídavná energia pre ohrievanie alebo chladenie dodávaná do vstupného kanálu, ktorý je privedený k tepelnému výmenníku dodávaného vzduchu pomocou riadiaceho ventilu.

Pokiaľ je vyššie uvedené pravidlo delta T_e = delta T_s aplikované na takýto systém, je odber tepla ďaleko od optimálnej pracovnej účinnosti, obzvlášť keď je dodávka prídavnej energie najvyššia. Pokiaľ sa množstvo dodávanej prídavnej energie riadi podľa teploty požadovaného dodávaného vzduchu, ako je tomu v prípade konvenčných systémov, je možné, že systém zostane ďaleko od dosiahnutia optimálneho bodu v tepelnom zisku. Inými slovami je energia vyplýtvaná, pokiaľ je podmienke delta T_e = delta T_s vyhovené.

Podstata vynálezu

Cieľom uvedeného vynálezu je poskytnúť metódu ovládania, ktorá by sa vyhnula vyššie spomenutým nevýhodám. Tohto sa môže dosiahnuť vynájdenou metódou, ktorá sa vyznačuje tým, že:

- minimalizuje dodávku prídavnej ohrievacej, alebo chladiacej energie, a to pomocou merania teplôt a prietokov kvapaliny, ktorej prostredníctvom sa teplo prenáša a meraním prídavnej energie.

Pomocou vynájdenej ovládacej metódy môže byť teplota dodávaného vzduchu pozorne a starostlivo reguľovaná, napriek tomu odber tepla, v lete potom odber chaldu, môže byť prevádzaný s maximálnou účinnosťou. Použitie prídavnej energie v systéme môže byť ovládané; obmedzenie a možnosť zmeny môže byť v procese prevedené jednoduchým spôsobom. Pomocou tohto môžu byť určené maximálne hodnoty pre použitie prídavnej ohrievacej a chladiacej energie vo výnimočných situáciách. Tieto hodnoty potom majú zvláštny význam, pretože energetické tarify, sadzby za prípojky alebo parametry vybavenia sú určované na bázi týchto maximálnych hodnôt.

Vynález je založený na jednoduchom poznaní, že tepelný zisk je optimálny, keď množstvo prídavnej energie dodané do spätného prietokového okruhu má minimálnu hodnotu, ktorá je pre prevádzkové podmienky požadovaná. V skutočnosti namiesto optimalizácie procesu odberu tepla, je uskutočnený pokus o minimalizáciu dodávky prídavnej energie. V praxi sa to uskutočňuje takým spôsobom, že je meraný prietok kvapaliny, ktorá preteká okruhom odoberajúcim teplo, ako pred, tak i za oboma tepelnými výmenníkmi a naviac je meraná i teplota tejto kvapaliny. Keď sú zformulované riadiace algoritmy pre pomer týchto hodnôt známymi metódami, ďalej poznáme, že konvenčná regulácia prietoku kvapaliny pomocou obtokového ventilu nepovedie k optimálnym výsledkom alebo k dobrej presnosti riadenia. Ovládaním úplnej cirkulácie kvapaliny obiehajúcej v obvode pre prenos tepla, môže byť proces podstatne vylepšený. Ovládanie môže byť uskutočnené známymi metódami plynulej regulácie otáčok cirkulačného čerpadla, alebo pomocou dvojrýchlostného motoru alebo ovládaním toku ventilom, atď.. Táto obtoková regulácia je prevedená od výstupnej strany čerpadla na stranu, kde čerpadlo nasáva, alebo kombináciou týchto a ďaľších známych ovládacích metód.

Formulácia riadiacich algoritmov je podstatne uľahčená a ich presnosť vylepšená, pokiaľ budú zmerané okrem už uvedených prietokov kvapalín a ich teplôt i teploty vzduchu T_ei, T_e2> T_s1 a T_s2 a tiež tok prídavnej energie dodávanej do systému, tj. prietok kvapaliny a jej vstupná a výstupná teplota.

Je obzvlášť výhodou, že v toku vzduchu dôjde k zmene skupenstva, zvyčajne ku kondenzácii pary a v ojedinelých prípadoch i k vyparovaniu vody. Zvyčajne to prináša drastické zmeny v charakteristike tepelného toku cez uvedený tepelný výmenník. Tento jav môžeme ihneď jasne pozorovať v tokoch energie, ale ľahko by nám jeho pozorovanie uniklo pri meraní teplôt vzduchu. Je relatívne ľahké formuľovať algoritmus, založený na porovnaní meraných premenných, ktorý bude umožňovať opravu procesu na optimálny stav.

Avšak malo by byť zdôraznené, že napríklad teploty vzduchu sú jedinými dodatočnými premennými, ktoré nie sú nastavované. V systéme tohto vynálezu je napríklad teplota dodávaného vzduchu, ktorá je nastavovaná normálne, iba okrajovou podmienkou obmedzenia pre riadenie energetických tokov. Teplota dodávaného vzduchu môže byť tiež s istotou riadená, čo sa ale uskutočňuje napríklad v odozve na izbovú teplotu a znamená to iba zmenu v jednej z okrajových podmienok v pohľade na riadenie a optimalizáciu energetických tokov.

Základnou koncepciou je tak minimalizovať používanie energie s pomocou zmerania parametrov, ktoré majú na toto používanie vplyv, a ďalej zmeniť tieto parametry v súlade s riadiacimi algoritmami. Inými slovami, budú riadené toky kvapalín, ich teploty a ich vzájomné pomery. Riadiace algoritmy sú v skutočnosti založené na pomeroch zmeny entalpií.

Dodatočné algoritmy, obmedzenia a procesy, ktoré nie sú zahrnuté v konvenčnej riadiacej logike, môžu byť aplikáciou tohto základného konceptu ľahko realizované v riadiacej logike popisovaného systému. Napríklad u systému s premenným tokom vzduchu ľahko dôjde k nevhodnému znižovaniu vlhkosti vzduchu a k plýtvaniu s účinnosťou chladenia, pokiaľ je teplota dodávaného vzduchu relatívne nízka a obsah vlhkosti je naopak vysoký, napríklad t_u = 22°C, fí = 80%. K tomu môže dôjsť obzvlášť v lete. V takej situácii riadi ovládacia logika klimatizačný prístroj tak, aby znížil spotrebu výkonu ventilátoru. Napríklad teplota dodávaného vzduchu je 16°C a tok vzduchu má hodnotu 60% nominálneho toku. Veličiny, ktoré majú byť zmerané, tak zahŕňajú objemový tok V a počiatočnú a konečnú teplotu t_sa a t_s1 dodávaného vzduchu.

Pozrime sa na zmenu skupenstva vzduchu v podobe xh-diagramu na obrázku 3. V diagrame je dodávaný vzduch v bode A, kde teplota t_sA = 22°C merná vlhkosť X_A = 0,013kg H₂O/kg suchého vzduchu entalpia h_A = 55kJ/kg suchého vzduchu tok vzduchu V_A = 0,6V_o (V_o = 100% toku vzduchu)

Keď je dodávaný vzduch ochladzovaný, najskôr sa chladí vzduch suchý od bodu A do bodu B na obrázku 3. V tomto bode je teplota 18°C a vzduch je na rosnom bode, tj. relatívna vlhkosť je 100%. Pokiaľ chladenie pokračuje, vlhkosť začne vo vzduchu kondenzovať a uvoľňuje sa teplo. Na obrázku 3 vzduch podstupuje zmenu skupenstva z bodu B do bodu C, v ktorom je teplota t_sC = 16°C merná vlhkosť X_c = 0,115 kg H₂O/kg suchého vzduchu entalpia h_c = 46 kJ/kg suchého vzduchu tok vzduchu V_c = 0,6 V_o.

Predpokladajme, že tepelné zaťaženie klimatizovanej miestnosti je také, že vzduch je postupne ohrievaný o 8°C, tj. na teplotu 24°C, z bodu C do bodu D na obrázku 3.

Požadovaný chladiaci výkon môže byť vypočítaný zo vzorca:

Φ, = dzéta.V_A.(h_A - h_c) = dzéta.0,6. V_Q. (55 - 46) = 5,4.dzéta.V₀

Výkon dostupný pre chladenie miestnosti môžeme obdržať zo vzorca:

Φ₂ = dzéta.c.V_c.(T_SD - t_sC) = dzéta.c.0,6.V_o. (24 - 16) =

Φ₂ = 4,8.dzéta.c.V_o

Vo vzorci je c merné teplo v kJ/kg.°C suchého vzduchu.

Pri bližšom preskúmaní skupenskej zmeny A-->B-->C vidíme, že ochladzovanie z bodu A do bodu B, tj. rozdiel teplôt delta t = 22-18 = °C požaduje energiu delta h = 55 - 51 = 4 kJ/kg. Na druhej strane ochladzovanie z bodu B do bodu C, tj. rozdiel teplôt delta t = 18-16 = 2 °C vyžaduje energiu delta h = 51 - 46 = 5 kJ/kg. To je z dôvodu tepla uvoľneného parou, ktorá zkondenzovala medzi bodmi B a C. Úplne nadbytočné odvlhčovanie tak spotrebuje toľko energie, ako znižovanie teploty.

U uvedeného riešenia vynálezu sme schopní nájsť minimum energie rovnako v takomto prípade. Keď je dodávaná energia zmeraná, napríklad pomocou merania toku kvapaliny dodávanej do prístroja a jej vstupné a výstupné teploty, môže byť ovládacia jednotka naprogramovaná na bázi nameraných signálov a tiež môže byť zrátaná spotrebovaná chladiaca energia zo vzorca:

Φ₃ = m_n-c_n.(t_n2 - t_ni), kde m_n - hmotnostný tok tekutiny, kg/s c_n - merné teplo tekutiny, kJ/kg.°C t_n2, t„i - vstupná a výstupná teplota tekutiny °C

Obdržaná hodnota je v skutočnosti rovnaká, ako hodnota Φτ, ktorú sme vypočítali vyššie. Táto hodnota v porovnaní so spotrebou energie zodpovedá suchému ochladzovaniu, ktoré je vypočítané riadiacou jednotkou na základe nameraného prietoku dodávaného vzduchu a jeho vstupnej a výstupnej teploty zo vzorca:

Φ₄ = dzéta.c.V_c.(t_sA - t_sC) = dzéta.c.0,6.V_o (22-16) =

Φ₄ = 3,6.dzéta.c. V_o

Keď riadiaca jednotka zistí, že Φ₃ = Φι = 5,4.dzéta.V₀ je väčšia než Φ₄ = 3,6.dzéta.V_o, prejde na riadiaci blok, kde sa zvyšuje konečná teplota a súčasne sa zvyšuje objemový tok, napríklad takým spôsobom, že 1°C teplotného gradientu zodpovedá 10% nárastu prietoku vzduchu. Keď riadenie dosiahne konečnú teplotu 18°C, zistí, že Φ₄ = Φ₂. V takejto situácii nie je prevedené žiadne odvlhčovanie a riadenie nepokračuje. Tok vzduchu môže byť riadený tak, aby bol presný, alebo ho môže riadiaca jednotka vypočítať z nasledujúceho vzorca:

dzéta.c.V_c.(t_sD - t_sC) = V_B.(t_SE - ts_E).dzéta.c, tj.

t_SD - t_sc 24-16

V_B = V_c. = 0,6V_o. = 0,8.V_o t_SE - t_sB 24-18

V takomto prípade je spotreba energie systému pre chladenie vyjadrená nasledovne:

Φ₅ = dzéta.c.0,8.V_o.(24 - 18) = 4,8.dzéta.c.V_o

Je vidieť, že uvedené riešenie vynálezu, optimalizované takýmto spôsobom, spotrebuje pre chladenie o viac než 10% menšie množstvo energie, než tomu bolo u prístrojov riadených staršími ovládacími metódami, to teda znamená, že Φ₅/ Φ₁ = 4,8/5,8 = 0,89.

U vyššie uvedeného, bola riadiaca logika objasnená dopredu ako kompletné výpočetné vzorce z dôvodu zreteľnosti. V skutočnosti je väčšina riadiacich vzťahov získaná z programovej pamäti ako konštantné vzťahy (napr. dzéta.c.V₀), riadenej premennej, atd’.. Namiesto meraných premenných môžu byť použité kompletné výpočtové matice alebo riadiace krivky (napr. Vt = Vi.(t_sA)), atd’..

V skutočnosti konečná teplota vzduchu stúpa znížením t

hmotnostného toku tekutiny m prídavnej chladiacej kvapaliny dodávanej do recyklačného kvapalinového obvodu (vzorec pre Φ₃ vyššie), ako následok toho potom teplota v recyklačnom kvapalinovom obvode tiež stúpa, následkom toho potom stúpa konečná teplota dodávaného vzduchu, ďalej potom následkom tohto stúpa teplota toku dodávaného vzduchu, a tak ďalej a ďalej. Ako ďalej uvidíme, tieto korelácie sú dosť komplexné a je nemožné ich vysvetliť krátko, okrem toho, že iba načrtneme ich princíp.

Ovšem je podstatné, že bez merania a definovania energetických tokov, nie je v uvedenom prípade možná optimalizácia.

Takáto logika môže byť tiež zostavená u iného usporiadania prístroja, než iba u riešenia s cirkuláciou tekutiny. Ovšem prístroje pre energetické merania sa nedostavia samé od seba, musia byť zostavené a zabudované do ohrievacích a chladiacich obvodov. Výsledkom tohto potom ľahko môže byť, že úspory v energii nebudú stačiť na zaplatenie dodatočných nákladov.

Mnoho ďaľších funkcií avšak môže byť zahrnuté zadarmo, ako software v moderných riadiacich jednotkách. Obmedzenie špičkového výkonu, správy o energetickej spotrebe, vyhodnotenie požiadavkov pre rozmrazovanie a riadenie rozmrazovania, atď. nevyžadujú žiadne podstatné a dôležité vybanie.

Vynález sa tiež vzťahuje na riadiacu zostavu pre zahrnutie metódy vynálezu.

Stručný prehľad obrázkov na výkresoch

V nasledujúcich odstavcoch bude vynález detailnejšie objasnený s odkazmi na pripojené obrázky, u ktorých

Obrázok č. 1 je schématickým znázornením predchádzajúcich konštrukcií riadiacich systémov u klimatizačných prístrojov.

Obrázok č. 2 ukazuje jedno z uprednostňovaných riešení riadiaceho systému vynálezu, a

Obrázok č. 3 je diagram ilustrujúci zmenu skupenstva vzduchu.

Detailný prehľad obrázkov na výkresoch

Predchádzajúca konštrukcia riadiacich systémov ukázaná na obrázku č. 1, má oddelené tepelné výmenníky 1 a 2 pre dodávaný vzduch A a odsávaný vzduch B a potrubný systém pre prenos tepla 4, ktorý tieto časti prepojuje, vrátane čerpadla 3 pre obeh kvapaliny prenášajúcej teplo v uzatvorenom obvode. Potrubný systém zahŕňa ventil 5 pre vedenie časti toku kvapaliny okolo tepelného výmenníku 1 (mimo neho) alebo okolo tepelného výmenníku 2 (mimo neho). Pre riadenie konečnej teploty dodávaného vzduchu je do toku dodávaného vzduchu pripojený chladič zvyškového tepla 8.

Obrázok č. 2 ukazuje riadiaci program, ktorý je, čo sa týka využitia energie, takmer ideálny pre klimatizačný prístroj podľa Fínskej patentovej prihlášky 915511.

U riadiaceho systému ukázaného na obrázku č. 2 bolo to isté číslovanie použité pre časti sebe zodpovedajúce. Vstupný kanál potrubného systému prenášajúceho teplo 4, ktorý vedie do tepelného výmenníku 1, je pripojený pomocou ventilu 7 na zdroj tepla 8 a chladiaci zdroj 9. Riadiaci systém zahŕňa niekoľko meradiel pre meranie teplôt a objemových tokov, a tiež riadiacu jednotku 26, ktorá prijíma namerané data. Toto ovšem bude vysvetlené podrobnejšie v d'aľších odstavcoch. Riadiaci systém sa ďalej skladá z niekoľkých ventilov s ovládačmi, ktoré sú riadené riadiacou jednotkou.

Systém pracuje takým spôsobom, že čerpadlo 3 prečerpáva kvapalinu prenášajúcu teplo cez potrubný systém 4 a cez tepelné výmenníky 1 a 2. Za podmienok čiastočného zaťaženia, môže byť výkon systému ovládaný prevedením časti toku kvapaliny pomocou trojcestného ventilu 5 do potrubia okolo tepelného výmenníku 1, alebo redukciou celkového toku kvapaliny obiehajúcej v systéme vrátením časti toku kvapaliny na čerpadle 3 priamo z výstupnej strany na stranu, kde čerpadlo nasáva cez ventil 6.

Keď je výkon tepelných výmenníkov 1 a 2 pre udržanie požadovanej teploty dodávaného vzduchu 10' nedostatočný, je ventil 24, vedúci k zdroju tepla 8, alebo ventil 25 vedúci k chladiacemu zdroju 9, otvorený podľa aktuálnej potreby. Množstvo chladiacej alebo vyhrievacej kvapaliny, dodávané do cirkulačného potrubného systému 4, je riadené trojcestným ventilom 7. Ventily 24 a 25 môžu byť prirodzene tiež použité priamo pre riadenie.

Z kontrolných dôvodov sú teploty 14', 15', 16'a 17' merané pomocou termostatov 14, 15, 16 a 17 na oboch stranách tepelných výmenníkov 1 a 2 a teplota kvapaliny dodávajúcej prídavnú energiu 18' je meraná termostatom 18. Ďalej tok kvapaliny 19' cirkuľujúci v potrubnom systéme 4 je meraný na meradle 19, tok kvapaliny 20' obchádzajúci tepelný výmenník 1 je meraný na meradle 20 a tok kvapaliny 21', ktorá dodáva prídavnú energiu, je meraný na meradle 21.

Namerané hodnoty sú privedené do riadiacej jednotky 26, ktorá vypočíta energetické toky, prechádzajúce rôznymi časťami systému a energetické toky dodané do systému a odtiaľ tiež vystupujúce, výpočtom na bázi prietokov kvapaliny a teplôt a optimalizuje proces v odozve na zistené skutočnosti.

Riadiaca jednotka ovláda funkciu ventilov 5, 6 a 7 pomocou riadiacich signálov 7', 22' a 23' servomotory 22, 23 a 27 tak, že tok prídavnej energie, dodávanej cez ventil 7, dosahuje svoje minimálne hodnoty. Spracovanie riadiacich signálov môže byť založené na predprogramovaných algoritmoch, alebo logických funkciách riadiacej jednotky.

Meranie tokov kvapaliny 21'a 20' a teploty 18' môžeme postrádať, avšak podstatne uľahčuje tvorenie algoritmov a eliminuje nevhodné oneskorenia v spätnej väzbe riadenia. Pomocou toku kvapaliny 21'a teploty 18' je tiež ľahké definovať proces pre obmedzenie používania energie.

Hodnoty teplôt 11', 12' a 13' namerané na termostatoch 11, 12 a 13 sú pre aktuálne riadenie tiež postrádateľné, ale umožňujú tvorbu rôznych predbežných a obmedzovacích funkcií a procesov, ktoré sa môžu týkať kolísania teplôt 11' alebo 12', derivačného riadenia efektu kondenzácie 10' a 11', alebo 12'a 13', atď..

Riadenie môže byť prirodzene implementované i iným spôsobom, preto napríklad teploty vzduchu 10', 11', 12'a 13' a toky vzduchu sú zobrané ako merané premenné, zatiaľ čo teploty kvapaliny 14', 15', 16', 17'a 18' a toky kvapaliny 19', 20' a 21' sú zobrané ako korekčné premenné a prídavné premenné. Podstatné je, že riadenie je založené na regulácii energetických tokov a ich pomerov a na minimalizácii množstva dodávanej prídavnej energie.

Vynález bol objasnený vo vyššie uvedených odstavcoch vo vzťahu k riešeniu vynálezu podľa obrázku č. 2. Toto riešenie sa vzťahuje všeobecne k prenosu tepla vo ventilačných a klimatizačných zariadeniach. V prípade na obrázku č. 1 by napríklad energia dodávaná do prídavného chladiča 8 bola veličinou, ktorá by bola minimalizovaná.

Vynález tiež môže byť realizovaný jednoduchším spôsobom, než ktorý je vidieť na obrázku č. 2. Napríklad vynechaním meradiel 18 a 21 pre meranie teploty a prietoku kvapaliny dodávajúcej prídavnú energiu, alebo znížením počtu meracích bodov pre meranie teplôt vzduchu 11, 12, 13, alebo prietoku kvapaliny 20 a 21. To za predpokladu, že výpočet týchto premenných bol naprogramovaný alebo tabelovaný do riadiacej jednotky. Na druhej strane môžu byť pridané ďaľšie známe procesy; napríklad môže byť dodané nahradenie riadiacej hodnoty 10' dodávaného vzduchu na bázi vonkajšej teploty, alebo teploty izbovej, k prevádzke ventilu 5 alebo čerpadla 3 môže byť pridané rozmrazovanie tepelného výmenníku 2, atď Podstatné je, že systém zahŕňa vybavenie a procesy potrebné pre meranie a riadenie energetických tokov obiehajúcich v systéme, alebo dodávaných tiež tam. Toto všetko je prirodzene zahrnuté do poľa pôsobnosti uvedeného vynálezu.

Nákresy a popisy, vzťahujúce sa k vynálezu, majú vo vzťahu k jeho pojmu zmysel iba ilustračný. V detailoch sa môže spôsob prevádzky a riešenia vynálezu veľmi líšiť v medziach uvedených patentových nárokov.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1) Spôsob riadenia prenosu u ventilačného prístroja, alebo u klimatizačného prístroja, podľa ktorého:

   - teplo obsiahnuté v odsávanom vzduchu (B) je odoberané a odovzdávané do vzduchu dodávaného (A) pomocou obvodu pre prenos tepla (4), založeného na kvapalinovom obehu,

   - je prídavná vyhrievacia alebo prídavná chladiaca energia (8, 9) dodávaná do obvodu pre prenos tepla v prípade, že prenos tepla je nedostatočný k udržaniu požadovanej teploty dodávaného vzduchu a

   - dodávka prídavnej vyhrievacej, alebo prídavnej chladiacej energie je riadená (7, 24', 25') tak, aby dosiahla požadované teploty dodávaného vzduchu.

   vyznačujúci sa:

   - riadením dodávky prídavnej vyhrievacej, alebo prídavnej chladiacej energie (8, 9) s pomocou merania teplôt (14'- 18'), rovnako ako i prietoku kvapaliny (19'- 21'), ktorá prenáša teplo a i prídavné energie, čo slúži pre minimalizáciu dodávky prídavnej energie.
2. 2) Spôsob podľa Nároku č. 1, vyznačujúci sa meraním teploty (14'- 17') kvapaliny prenášajúcej teplo, a to na oboch stranách tepelného výmenníku (1) pre dodávaný vzduch (A) a tiež tepelného výmenníku (2) pre odsávaný vzduch (B), meraním teploty (18') kvapaliny dodávajúcej prídavnú energiu a meraním prietoku kvapaliny (19') obiehajúcej v obvode pre prenos tepla, meraním prietoku (20') kvapaliny obchádzajúcej okolo tepelného výmenníku pre dodávaný vzduch a meraním prietoku (2Γ) kvapaliny dodávajúcej prídavnú energiu, čo slúži pre výpočty a riadenie požadovanej dodávky prídavnej energie.
3. 3) Zostava riadiaceho systému pre ventilačný prístroj, alebo pre klimatizačný prístroj, skladajúca sa z

   - obvodu pre odber tepla (4), založeného na princípe cirkulácie kvapaliny a ktorý sa skladá z

   - tepelných výmenníkov (1, 2) na tokoch dodávaného a odsávaného vzduchu (A, B), a

   - dodávacieho obvodu pre prídavnú vyhrievaciu alebo chladiacu energiu (8, 9), ktorý je pripojiteľný k obvodu pre odber tepla, a

   - prostriedkov (24, 25) pre riadenie dodávky prídavnej energie, a vyznačujúca sa tým, že

   - zostava systému zahŕňa prostriedky (14 - 18, 19 - 21) pre meranie teplôt a prietokov kvapaliny, ktorá prenáša teplo a prídavnú energiu, a

   - meracie prostriedky sú pripojené k obom prostriedkom (24, 25) pre riadenie dodávky prídavnej energie, a to za účelom ovplyvňovať minimalizáciu dodávky prídavnej energie.
4. 4) Zostava riadiaceho systému podľa Nároku č. 3, vyznačuj ú c a sa t ý m, že sa skladá z prostriedkov (5, 6) pre riadenie prietoku celkového prúdu kvapaliny, ktorá obieha v obvode pre prenos tepla (4).
5. 5) Zostava riadiaceho systému podľa Nároku č. 3, alebo Nároku

   č. 4, vyznačujúca sa tým, že sa skladá z prostriedkov (14 - 17) pre meranie teploty kvapaliny, ktorá prenáša teplo, na. oboch stranách tepelného výmenníku (1) pre dodávaný vzduch (A) a tepelného výmenníku (2) pre odsávaný vzduch (B) a z prostriedkov (18) pre meranie teploty kvapaliny, ktorá dodáva prídavnú energiu, z prostriedkov (19) pre meranie prietoku kvapaliny, ktorá obieha v obvode pre prenos tepla, z prostriedkov (20) pre meranie prietoku kvapaliny, obchádzajúcej tepelný výmenník dodávaného vzduchu a z prostriedkov (21) pre meranie prietoku kvapaliny, dodávajúcej prídavnú energiu.
6. 6) Zostava riadiaceho systému podľa Nároku č. 3, alebo Nároku

   č. 4, vyznačujúca sa tým, že čerpací pomer obehového čerpadla (3), zabudovaného do obvodu pre prenos tepla, je ovládateľný.
7. 7) Zostava riadiaceho systému podľa Nároku č. 3, alebo Nároku

   č. 4, vyznačujúca sa tým, že je prispôsobená k riadeniu dodávky prídavnej energie takýmto spôsobom, že teplota dodávaného vzduchu (A) sa mení v prevádzkovom rozsahu, u ktorého je množstvo prídavnej energie (8, 9) obmedzené.
8. 8) Zostava riadiaceho systému podľa Nároku č. 7, vyznačujúca sa t ý m, že je prispôsobená k obmedzovaniu toku dodávaného vzduchu (A) v prevádzkovom rozsahu, u ktorého je množstvo prídavnej energie (8, 9) obmedzené.
9. 9) Zostava riadiaceho systému podľa Nároku č. 3, vyznačujúca sa t ý m, že je prispôsobená pracovať takým spôsobom, že keď klimatizačný systém pracuje v režime chladenia, je zabránené alebo obmedzené odvlhčovanie vzduchu pomocou nastavenia prietoku vzduchu cez pristroj, a to v odozve na energetickú spotrebu.