СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛООБМЕННИКА И УСТАНОВКА HVAC ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2017 года по МПК F28F27/00 

Область техники

Изобретение относится к области техники кондиционирования. Оно касается способа эксплуатации теплообменника в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы. Изобретение касается также установки HVAC для осуществления способа.

Уровень техники

Для обогрева, охлаждения, климатизации и вентиляции помещений в зданиях обычно используются центральные установки, объединяемые термином установки HVAC. Это английское сокращение от Heating, Ventilation и Air Conditioning. В таких установках централизованным образом вырабатывается тепло и/или холод, которое/который через подходящий теплоноситель, в большинстве случаев воду, подается в соответствующие помещения, где тепло/холод отдается воздуху через местные теплообменники.

Тепловой поток, необходимый для достижения заданной температуры помещения и отдаваемый или поглощаемый через местный теплообменник, нередко регулируется за счет соответствующего изменения массового потока теплоносителя на первичной стороне. Фрагмент примера установки HVAC 10’ изображен на Фиг. 1. Установка содержит местный теплообменник 15, подключенный на первичной стороне через подающую ответвительную магистраль 13 к вышестоящей подающей магистрали 11, а через обратную ответвительную магистраль 14 - к нижестоящей обратной магистрали 12. Подающая 11 и обратная 12 магистрали соединены с центральным устройством (не показано) для вырабатывания тепла и/или холода. На вторичной стороне через теплообменник 15 протекает воздушный поток 16, который в случае обогрева поглощает тепло, а в случае охлаждения отдает его. Для регулирования массового потока теплоносителя посредством первичной стороны теплообменника 15 в примере на Фиг. 1 в подающей ответвительной магистрали 13 расположен регулирующий клапан 17, управляемый блоком управления 21.

Отдаваемый в теплообменнике 15 воздушному потоку 16 тепловой поток определяется по массовому потоку теплоносителя на первичной стороне, его температуре T^W_ein на входе теплообменника 15 и температуре T^W_aus на его выходе по простому отношению , где - массовый поток, а c_p - удельная теплоемкость теплоносителя. При этом массовый поток определяется через соответствующий объемный поток , который измеряется расходомером 18, установленным, например, в обратной ответвительной магистрали 14. Измерение обеих температур T^W_ein и T^W_aus осуществляется двумя датчиками 19, 20, которые расположены целесообразно на входе и выходе первичной стороны теплообменника 15.

Сопоставимое устройство известно, например, из ЕР 0035085 А1, где оно используется в связи с измерением расхода. Дополнительно в обогреваемом/климатизируемом помещении предусмотрен датчик температуры, который управляет подачей теплоносителя на первичной стороне теплообменника. Если в этом известном устройстве датчик температуры помещения (RTS на Фиг. 1) подаст сигнал о повышенной потребности в тепле, то (при той же первой температуре) клапан на первичной стороне еще больше откроется, чтобы выработать больше тепла.

Проблема при этом в том, что передаваемый через теплообменник тепловой поток в зависимости от объемного потока на первичной стороне имеет кривую, показанную на Фиг. 2. При этом кривая, как поясняется ниже, зависит, во-первых, от конструкции теплообменника (в частности, от поверхности А теплопередачи, коэффициента k теплопередачи, фактора F и экспоненты n), а, во-вторых, - от температуры, массового потока и теплоемкости теплоносителя на вторичной стороне теплообменника.

Кривая, сначала сильно возрастающая в случае малых объемных потоков, все больше уплощается по мере возрастания объемного потока и асимптотически приближается к предельному значению (насыщение). Уплощение кривой означает, что для равных приростов теплового потока приходится обеспечивать все бóльшие приросты объемного потока и, тем самым, все больше мощности насоса. В частности, расходуемая для насоса мощность возрастает с третьей степенью объемного потока, тогда как передаваемое тепло повышается лишь незначительно. Однако, с экономической точки зрения, это малоцелесообразно.

Поэтому желательно в пределах такого регулирования ограничить объемный поток, если достигается заданное значение в соотношении , соответствующей степени насыщения теплообменника. Такое значение может составлять, например, 0,8 (Фиг. 2). За счет ввода такого предельного значения расходуемую системой мощность насоса можно ограничить, не обращая внимания на большие потери передаваемого количества тепла, что дает преимущества при расчете и эксплуатации установки. Однако можно также изменить воздушный поток на вторичной стороне теплообменника.

Как уже сказано, текущий тепловой поток в теплообменнике и, тем самым, точку на кривой на Фиг. 2 можно определить путем измерения объемного потока и температур на первичной стороне. Кривую и ее асимптоту можно определить с помощью блока управления 21 для определенных условий на вторичной стороне теплообменника только путем измерений в течение длительного промежутка времени. Для этого требуется расходомер, который сравнительно сложен и, если он содержит подвижные части, может быть также подвержен сбоям.

По этим причинам предпочтительно иметь способ, с помощью которого можно было бы простым образом определять и контролировать степень насыщения теплообменника при его работе.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание способа эксплуатации теплообменника описанного выше рода так, чтобы можно было отказаться от использования расходомера.

Кроме того, задачей изобретения является создание установки HVAC для осуществления способа.

Эти и другие задачи решаются посредством признаков пп. 1 и 12 формулы.

Изобретение исходит из способа эксплуатации теплообменника, через который на первичной стороне протекает теплоноситель, который входит в теплообменник с первой температурой и выходит из него со второй температурой, а на вторичной стороне в случае обогрева отдает тепловой поток протекающей через теплообменник вторичной среде или в случае охлаждения отбирает тепловой поток у вторичной среды, которая входит в теплообменник с третьей температурой и выходит из него с четвертой температурой, причем теплообменник может передавать максимальный тепловой поток.

Способ отличается тем, что измеряются по меньшей мере три из четырех температур и что по этим измеренным температурам определяется соответствующая степень насыщения теплообменника, которая используется для управления его работой.

Один вариант способа отличается тем, что можно управлять потоком теплоносителя на первичной стороне теплообменника и что поток теплоносителя на первичной стороне теплообменника ограничивается, если степень его насыщения достигает заданного значения.

Другой вариант способа отличается тем, что можно управлять потоком вторичной среды на вторичной стороне теплообменника и что степень его насыщения используется для управления потоком вторичной среды.

В принципе, в зависимости от применения и потребности на обеих сторонах теплообменника (первичной и вторичной) можно использовать самые различные теплоносители, например воду, воздух, золи, ледяную суспензию и т.п.

Однако, в частности, теплоносителем может быть вода.

Однако, в частности, вторичной средой может быть воздух.

Другой вариант способа отличается тем, что теплообменник является частью установки HVAC.

Согласно другому варианту, измеряются первая, вторая и третья или четвертая температуры, а для определения степени насыщения теплообменника привлекается функция следующего вида: или

В принципе, в рамках изобретения теплообменник может эксплуатироваться в прямоточном, перекрестно-точном или противоточном режиме или в смешанных режимах.

В частности, однако, теплообменник эксплуатируется в противоточном режиме, а для определения степени его насыщения привлекается функция или .

Однако возможна эксплуатация теплообменника также в противоточном режиме, а для определения степени его насыщения привлекается функция или , причем n обозначает степень, отличную от значения 1, а Θ - постоянную, имеющую, в частности, значение 0,7.

Если вторичной средой является воздух, то в случае охлаждения дополнительно можно измерить влагосодержание воздуха при входе в теплообменник, причем определяемая по температурам степень его насыщения соответственно корректируется для принятия во внимание происходящей в нем конденсации.

Другой вариант отличается тем, что первая температура теплоносителя повышается, если степень насыщения теплообменника достигает заданного значения.

Предложенная установка HVAC для осуществления способа содержит теплообменник, который на первичной стороне подключен к подающей и обратной магистралям работающей на теплоносителе центральной системы обогрева/охлаждения, а на вторичной стороне через теплообменник протекает вторичная среда, далее содержит управляющий орган для управления массовым потоком теплоносителя на первичной стороне и/или вторичным потоком, а также первый датчик для измерения входной температуры входящего в теплообменник теплоносителя, второй датчик для измерения выходной температуры выходящего из теплообменника теплоносителя и блок управления, к которому на стороне входа подключены первый и второй температурные датчики и который на стороне выхода соединен с управляющим органом.

Установка отличается тем, что предусмотрен по меньшей мере один третий датчик для измерения входной температуры и/или выходной температуры входящей в теплообменник на вторичной стороне вторичной среды, третий температурный датчик подключен ко входу блока управления, который выполнен так, что он управляет управляющим органом в соответствии с измеренными по меньшей мере тремя температурными датчиками температурными значениями.

Один вариант установки HVAC отличается тем, что к теплообменнику на вторичной стороне подключен потребитель и что блок управления принимает от потребителя сигналы потребности по линии сигналов потребности.

Другой вариант установки HVAC отличается тем, что теплоносителем является вода, а вторичной средой - воздух.

Другой вариант отличается тем, что управляющим органом является регулирующий клапан, который встроен в ведущую к первичной стороне теплообменника подающую или обратную ответвительную магистраль.

Другой вариант отличается тем, что управляющим органом является воздуходувка, которая встроена в ведущий к вторичной стороне теплообменника воздушный канал.

В частности, предусмотрен датчик влажности для измерения влагосодержания, поступающего в теплообменник воздуха, причем датчик влажности подключен к входу блока управления.

Другой вариант отличается тем, что предусмотрен расходомер, который встроен в ведущую к первичной стороне теплообменника подающую или обратную ответвительную магистраль, и что расходомер подключен ко входу блока управления.

Еще один вариант отличается тем, что в нескольких потребительских контурах расположены несколько теплообменников, потребительские контуры питаются энергией от центральной системы обогрева/охлаждения или от генератора через распределитель, блок управления включает в себя регулятор потребности и через управляющие линии соединен с генератором и распределителем.

Краткое пояснение чертежей

Изобретение более подробно поясняется ниже на примерах его осуществления со ссылкой на чертежи, на которых изображают:

Фиг. 1 - фрагмент известной установки HVAC с теплообменником и традиционными устройствами для определения отдаваемого теплового потока;

Фиг. 2 - пример зависимости передаваемого теплообменником теплового потока от объемного потока на первичной стороне (эта зависимость зависит, в свою очередь, у любого теплообменника от его рабочей точки, в частности от температур и от теплоемкостного потока (массовый поток, умноженный на теплоемкость) на вторичной стороне);

Фиг. 3 - в сопоставимом с Фиг. 1 виде установку HVAC в соответствии с одним примером осуществления изобретения;

Фиг. 4 - в сопоставимом с Фиг. 2 виде корректировку определения массового потока, если с помощью теплообменника на вторичной стороне охлаждается влажный воздух;

Фиг. 5 - принципиальный вид эксплуатируемого в противоточном режиме теплообменника с характеристическими переменными и параметрами;

Фиг. 6 - в сопоставимом с Фиг. 3 виде установку HVAC в соответствии с другим примером осуществления изобретения;

Фиг. 7 - принципиальную схему примера установки HVAC с несколькими потребительскими контурами и регулятором потребности, подходящей для применения изобретения;

Фиг. 8 - взаимодействие регулятора потребности и потребительского контура в установке из Фиг. 7 в соответствии с одним примером осуществления изобретения.

Варианты осуществления изобретения

Изобретение исходит из рассуждений, относящихся к типичному теплообменнику, изображенному на Фиг. 5. Теплообменник 23 передает тепловой поток от гидравлической стороны с гидравлическим каналом 24 к стороне отдачи 25, которая, например, для увеличения площади отдачи снабжена ребрами и обтекается средой, в частности воздухом.

Вода втекает слева в канал 24 с входной температурой T^W_ein и вытекает из него справа с выходной температурой T^W_aus. Вода протекает через теплообменник 23 с массовым потоком и объемным потоком . Для передачи теплового потока канал 24 имеет поверхность A_innen. На стороне отдачи 25 вторичная среда (воздух) течет с входной температурой T^L_ein и выходной температурой T^L_aus мимо поверхности A_aussen с массовым потоком _aussen и объемным потоком _aussen. Для протекающего от гидравлического канала 24 к стороне отдачи 25 теплового потока возникают (для установившегося режима) следующие уравнения:

(1)

с теплоемкостью с_р на гидравлической стороне (вода).

(2)

с теплоемкостью c_p,aussen на стороне отдачи (воздух).

(3) (K = единица по Кельвину)

с коэффициентом k теплообмена по следующему известному уравнению:

(4)

с ΔT по следующему известному уравнению (среднее логарифмическое):

(5)

(F=поправочный коэффициент, учитывающий тип теплообменника, т.е. прямоточный, перекрестноточный и т.д.), и с определяемой степенью n.

Из этих уравнений при n=1 для теплового потока Q следует:

(6)

а для асимптотически достигнутого для больших объемных потоков максимального значения _max:

(7)

В упрощенном случае при n=1 для соотношения , т.е. для доли достигнутого насыщения или степени насыщения теплообменника,

(8) .

В обобщенном случае при общем n и линеаризованном уравнении (3) справедливо:

(9)

с безразмерной средней разностью Θ температур для описания используемого при линеаризации ряда Тейлора, которая с постоянным значением Θ = 0,7 обеспечивает высокую точность.

Оба уравнения (8) и (9) могут быть соответственно заменены единственным уравнением в виде

((10) ,

причем В зависит от типа (однако не от величины) теплообменника. В случае чисто противоточного теплообменника В = 1/2 (см. уравнение (8)), а в случае другого теплообменника В можно определить следующим образом:

((11)

Существенным в этом результате является то, что степень насыщения теплообменника при определенных обстоятельствах представляет собой функцию трех сравнительно просто измеряемых температур, в данном случае T^W_ein, T^W_aus, T^L_ein. Если поэтому в установке HVAC регулирование должно быть ограничено таким образом, чтобы по достижении заданной степени насыщения (например, 0,8) в теплообменнике ограничить тепловой поток на его насыщения (например, 0,8) в теплообменнике ограничить тепловой поток на его вторичной стороне, то это, если известна функциональная зависимость степени насыщения от температур, может происходить на основе простого измерения трех температур (на входе и выходе первичной и на входе вторичной сторон) теплообменника. Если степень насыщения известна, то тогда по (известной) кривой на Фиг. 2 можно определить также соответствующий объемный поток. Следовательно, можно отказаться от сравнительно сложных использования и встраивания расходомера на первичной стороне теплообменника. Тем не менее, такой расходомер можно опционально использовать для калибровки.

На Фиг. 3 в сопоставимом с Фиг. 1 виде изображен пример выполнения установки HVAC 10. Она имеет, в основном, прежде всего, два отличия от установки HVAC 10 на Фиг. 1. Во-первых, использовать расходомер 18 необязательно, а это лишь опция для осуществления калибровки. Во-вторых, на входе вторичной стороны теплообменника 15 расположен третий температурный датчик 22, подключенный к другому входу блока управления 21. В отличие от датчика 27 температуры помещения на Фиг. 1, датчик 22 измеряет не ее, а входную температуру T^L_ein поступающего в теплообменник 15 воздуха (воздушный поток 16). Здесь следует указать на то, что вместо регулирующего клапана 17 для воздействия на объемный поток на первичной стороне может использоваться, разумеется, также управляемый насос или, если теплоносителем является газообразная среда, воздуходувка (или воздушная заслонка).

Посредством трех температурных датчиков 19, 20, 22 блок управления 21 измеряет три температуры T^W_ein, T^W_aus, T^L_ein и определяет по ним с помощью известной функциональной зависимости текущую степень насыщения теплообменника. Если эта степень насыщения превышает заданное предельное значение, которое может составлять, например, 0,8, то объемный поток на первичной стороне теплообменника 15 ограничивается, даже если изменяющаяся температура помещения требует от регулирования большего объемного потока.

В простейшем случае определение степени насыщения происходит по уравнению (8). В других случаях лучше подходит уравнение (9). В рамках изобретения также возможны другие функциональные зависимости.

Если дополнительно встроен опциональный расходомер 18, то тепловой поток можно определить традиционным образом и проверить или калибровать принятую функциональную зависимость . В частности, возможно использование такого расходомера 18 только при пуске установки, а затем при ее последующей работе он не нужен.

В другом варианте способа описанным методом констатируют, что теплообменник превысил заданную степень насыщения или находится в состоянии насыщения, т.е. больше не может передавать тепло. В этом случае системе сообщается о том, что первая температура должна быть повышена. Это может произойти при повышении первой температуры в подающей магистрали 11. В схемах с постоянным объемным потоком соответственно особый клапан установлен в том месте, где он может регулировать первую температуру у потребителя.

Особый случай возникает тогда, когда с помощью установки на Фиг. 3 следует охладить воздушный поток 16, влажность которого при охлаждении в теплообменнике 15 может быть конденсирована и в виде конденсационной воды отведена из него. Это практикуется, в частности, в тропических широтах с высокой влажностью воздуха, и такой способ может применяться целенаправленно для осушения воздуха помещения.

В этом случае часть передаваемого в теплообменнике воздуху холода, , расходуется не на охлаждение воздуха, а на конденсацию влаги. Весь поток холода, тем самым, больше, а предельное значение соответствующего объемного потока на первичной стороне достигается, следовательно, раньше, чем ожидаемое, определяемое по трем температурам значение потока холода для охлаждения воздуха (, Фиг. 4). Если это должно учитываться, то производится корректировка, которая учитывает заодно влагосодержание протекающего через теплообменник 15 воздуха. Для этого на Фиг. 3 на пути воздушного потока 16 может быть расположен датчик 26 влажности, который измеряет влагосодержание воздуха и передает измеренные значения на блок управления 21. Последний определяет тогда по измеренным температурным значениям и измеренному влагосодержанию поток холода который требуется исключительно для конденсации и должен быть суммирован с требуемым для охлаждения воздуха значением (, Фиг. 4), чтобы определить корректный соответствующий объемный поток (кривая на Фиг. 4). Таким образом, предельное значение объемного потока достигается в случае конденсации раньше, чем без нее.

Другая возможность эксплуатации заключается в том, что в установке 30 на Фиг. 6 на вторичной стороне теплообменника 15 посредством температурных датчиков 22 и 27 измеряются входная T^L_ein и выходная T^L_aus температуры воздуха в воздушном потоке 16 и (аналогичным, описанным выше образом) по этим измерениям в связи с измерением температуры на первичной стороне делается вывод о зависимой от объемного потока степени насыщения теплообменника 15 и тем самым об объемном потоке на вторичной стороне (при этом теплообменник 15 рассматривается в некоторой степени в обратном направлении).

Эта величина может использоваться тогда для регулирующего или ограничивающего вмешательства в объемный поток на вторичной стороне теплообменника 15. Это может осуществляться посредством управляемой блоком управления 21 воздуходувки 29, которая расположена в воздушном канале 28, ведущем к теплообменнику 15 (или от него). Вместо воздуходувки в качестве управляющего органа может быть предусмотрена также управляемая воздушная заслонка или, если вторичная среда, например, жидкая, - насос или регулирующий клапан.

Такое регулирование предпочтительно, в частности, тогда, когда, как это часто случается, в установке HVAC на выходе вторичной стороны теплообменника 15 уже встроен температурный датчик 27.

В принципе, в рамках изобретения также можно измерять только температуры T^W_ein, T^W_aus, T^L_aus и привлекать их для регулирования работы теплообменника.

Изобретение может применяться предпочтительно в установках HVAC с так называемым регулятором потребности, которые в отношении повышения энергоэффективности приобретают все большее значение.

На Фиг. 7 в схематичном виде изображено примерное строение установки HVAC 40 с регулятором потребности. Установка включает в себя пять потребительских контуров 34а-е, которые от центрального генератора 31 через распределитель 32 и соответствующие питающие магистрали 47а, b питаются тепловой и/или холодильной энергией.

Вырабатыванием энергии посредством генератора 31 и ее распределением посредством распределителя 32 управляет регулятор 33 потребности через соответствующие управляющие линии 41, 42. Кроме того, регулятор 33 потребности может оказывать управляющее вмешательство в отдельные потребительские контуры 34а-е на потребительской стороне через соответствующие управляющие линии 39, чтобы изменять, например, объемный поток на вторичной стороне соответствующего теплообменника 35.

Регулятор 33 потребности получает из потребительских контуров 34а-е по линиям 38 сигналы потребности, которые затем обрабатываются для управления вырабатыванием и распределением энергии так, чтобы покрыть заявленную потребность оптимизированным по заданным критериям, например энергоэффективности, образом.

Для этой оптимизации требуется информация о соответствующем эксплуатационном состоянии теплообменников 35, а именно входные и выходные температуры, степень насыщения, объемные потоки на первичной и вторичной сторонах и, если в качестве среды используется воздух, его влагосодержание.

Эта информация может сводиться, согласно изобретению, к простым измерениям температуры и, при необходимости, влажности без необходимости использования сложных расходомеров. Соответственно температурные значения из теплообменника 35 по линиям 37 температурных сигналов передаются регулятору 33 потребности (сигнальная линия для измерения влажности на Фиг. 7 не показана).

Строение отдельного потребительского контура 34 изображено на Фиг. 8. С помощью температурных датчиков 43а-d на первичной и вторичной сторонах измеряются входные и выходные температуры Т1-Т4, а также, при необходимости, с помощью датчика 44 влажности измеряется относительная влажность воздуха. Через расположенный на вторичной стороне теплообменника 35 потребитель 36 протекает вторичная среда, которая циркулирует, например, с помощью устройства подачи 45, насоса, воздуходувки и т.п. На объемный поток вторичной среды можно воздействовать либо через устройство подачи 45, либо через отдельный регулирующий орган 46, клапан, заслонку и т.п. Сам потребитель 36 подает сигнал потребности, который через линию 38 сигналов потребности направляется дальше на регулятор 33 потребности.

По измеренным температурам Т1-Т4 можно, согласно изобретению, определить степень насыщения теплообменника 35 и объемные потоки. Если оптимизация требует от регулятора 33 потребности вмешательства на вторичной стороне, то это может осуществляться посредством управляющих линий 39а, b через устройство подачи 45 и/или регулирующий орган 46.

Если оптимизация требует от регулятора 33 потребности вмешательства в распределитель 32, то это может осуществляться через управляющую линию 42. Вмешательство в генератор 31 осуществляется через управляющую линию 41. Такое вмешательство может заключаться, например, в изменении первой температуры. Однако можно также изменять вырабатывание энергии, в целом, ступенчато, если в генераторе 31 параллельно работают и могут по отдельности управляться несколько одинаковых модулей (например, холодильные машины), как это раскрыто, например, в US 7377450 В2.

Перечень ссылочных позиций

10, 10', 30 - установка HVAC

11 - подающая магистраль

12 - обратная магистраль

13 - подающая ответвительная магистраль

14 - обратная ответвительная магистраль

15, 23 - теплообменник

16 - воздушный поток

17 - регулирующий клапан

18 - расходомер

19, 20 - температурный датчик

21 - блок управления

22, 27 - температурный датчик

24 - гидравлический канал

25 - сторона отдачи

26 - датчик влажности

28 - воздушный канал

29 - воздуходувка (вентилятор)

31 - генератор (тепловой/холодильной энергии)

32 - распределитель

33 - регулятор потребности

34а-е, n - потребительский контур

35 - теплообменник

36 - потребитель

37 - линия температурных сигналов

38 - линия сигналов потребности

39а, b - управляющая линия

40 - установка HVAC

43a-d - температурный датчик

44 - датчик влажности

45 - устройство подачи (насос, воздуходувка и т.п.)

46 - регулирующий орган (клапан, заслонка и т.п.)

47а, b - температурный датчик

RTS - датчик температуры помещения

- тепловой поток

- максимальный тепловой поток (при насыщении)

- поток конденсационного холода

- объемный поток (вода)

T^W_ein - входная температура воды

T^W_aus - выходная температура воды

T^L_ein - входная температура воздуха

T^L_aus - выходная температура воздуха

T1-T4 – температура.

Объектом изобретения является способ эксплуатации теплообменника (15), через который на первичной стороне протекает теплоноситель, который входит в теплообменник (15) с первой температурой (Т1, T^Wein) и выходит из него со второй температурой (T2, T^Waus), на вторичной стороне в случае обогрева отдает протекающей через теплообменник (15) вторичной среде тепловой поток , а в случае охлаждения отбирает тепловой поток у вторичной среды, которая входит в теплообменник (15) с третьей температурой (T3, T^Lein) и снова выходит из него с четвертой температурой (T4, T^Laus), причем теплообменник (15) может передавать максимальный тепловой поток . Упрощенное управление отличается тем, что измеряются по меньшей мере три из четырех температур (T^Wein, T^Waus, T^Lein, T^Laus) и что по этим измеренным температурам определяется соответствующая степень насыщения теплообменника (15), которая используется для управления его работой. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ эксплуатации теплообменника (15), через который на первичной стороне протекает теплоноситель, входящий в теплообменник (15) с первой температурой и выходящий из него со второй температурой , и который на вторичной стороне в случае обогрева отдает протекающей через теплообменник (15) вторичной среде тепловой поток , а в случае охлаждения отбирает тепловой поток у вторичной среды, которая входит в теплообменник (15) с третьей температурой и снова выходит из него с четвертой температурой , причем теплообменник (15) выполнен с возможностью передачи максимального теплового потока , отличающийся тем, что измеряют по меньшей мере три из четырех температур (Т1-Т4, , при этом по этим измеренным температурам определяют соответствующую степень насыщения теплообменника (15), которую используют для управления его работой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предусмотрена возможность управления потоком теплоносителя на первичной стороне теплообменника (15), при этом поток теплоносителя на первичной стороне теплообменника (15) ограничивают, если степень насыщения теплообменника (15) достигает заданного значения.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предусмотрена возможность управления потоком вторичной среды на вторичной стороне теплообменника (15), при этом степень насыщения теплообменника (15) используют для управления потоком вторичной среды.

4. Способ по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что теплоносителем является вода.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вторичной средой является воздух.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что теплообменник (15) является частью установки HVAC (10).

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измеряют первую, вторую и третью или четвертую температуры (T1, Т2, Т3 или Т4; , а для определения степени насыщения теплообменника (15) привлекают функцию вида: или .

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что теплообменник (15) эксплуатируют в противоточном режиме, при этом для определения степени его насыщения привлекают функцию или .

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что теплообменник (15) эксплуатируют в противоточном режиме, при этом для определения степени его насыщения привлекают функцию или , причем n обозначает степень, отличную от значения 1, а Θ - постоянную, имеющую, в частности, значение 0,7.

10. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в случае охлаждения дополнительно измеряют влагосодержание воздуха при входе в теплообменник (15), причем определяемую по температурам (T1, Т2, Т3 или Т4; степень насыщения теплообменника (15) соответственно корректируют для принятия во внимание происходящей в теплообменнике (15) конденсации.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первую температуру теплоносителя повышают, если степень насыщения теплообменника (15) достигает заданного значения.

12. Установка HVAC (10, 30, 40) для осуществления способа по одному из пп. 1-11, содержащая по меньшей мере один теплообменник (15, 35), который на первичной стороне подключен к подающей магистрали (11) и обратной магистрали (12) работающей на теплоносителе центральной системы обогрева/охлаждения (31), а на вторичной стороне через теплообменник протекает вторичная среда, далее содержащая управляющий орган (17, 29, 45, 46) для управления массовым потоком теплоносителя на первичной стороне и/или вторичным потоком, а также первый температурный датчик (19, 43а) для измерения входной температуры входящего в теплообменник (15, 35) теплоносителя, второй температурный датчик (20, 43b) для измерения выходной температуры выходящего из теплообменника (15, 35) теплоносителя и блок управления (21, 33), к которому на стороне входа подключены первый и второй температурные датчики (19, 20, 43а, 43b) и который на стороне выхода соединен с управляющим органом (17, 29, 45, 46), отличающаяся тем, что предусмотрен по меньшей мере один третий температурный датчик (22, 27, 43с, 43d) для измерения входной температуры и/или выходной температуры входящей в теплообменник (15, 35) на вторичной стороне вторичной среды, причем третий температурный датчик (22, 27, 43с, 43d) подключен ко входу блока управления (21, 33), при этом блок управления (21, 33) выполнен с возможностью управления управляющим органом (17, 29, 45, 46) в соответствии с измеренными по меньшей мере тремя температурными датчиками (19, 20, 22 или 27; 43a-d) температурными значениями.

13. Установка по п. 12, отличающаяся тем, что к теплообменнику (15, 35) на вторичной стороне подключен потребитель (36), при этом блок управления (33) выполнен с возможностью приема от потребителя (36) сигналов потребности по линии (38) сигналов потребности.

14. Установка по п. 12 или 13, отличающаяся тем, что теплоносителем является вода, а вторичной средой - воздух.

15. Установка по п. 12, отличающаяся тем, что управляющим органом является регулирующий клапан (17), который встроен в ведущую к первичной стороне теплообменника (15) подающую ответвительную магистраль (13) или обратную ответвительную магистраль (14).

16. Установка по п. 14, отличающаяся тем, что управляющим органом является воздуходувка (29), которая встроена в ведущий к вторичной стороне теплообменника (15) воздушный канал (28).

17. Установка по п. 14, отличающаяся тем, что предусмотрен датчик (26, 44) влажности для измерения влагосодержания поступающего в теплообменник (15, 35) воздуха, при этом датчик (26, 44) влажности подключен к входу блока управления (21, 33).

18. Установка по п. 12, отличающаяся тем, что предусмотрен расходомер (18), который встроен в ведущую к первичной стороне теплообменника (15) подающую ответвительную магистраль (13) или обратную ответвительную магистраль (14), при этом расходомер (18) подключен ко входу блока управления (21).

19. Установка по п. 12, отличающаяся тем, что в нескольких потребительских контурах (34а-е) расположены несколько теплообменников (35), при этом потребительские контуры (34а-е) выполнены с возможностью питания энергией от центральной системы обогрева/охлаждения или от генератора (31) через распределитель (32), причем блок управления (33) включает в себя регулятор потребности, при этом блок управления (33) через управляющие линии (41, 42) соединен с генератором (31) и распределителем (32).