Способ регулирования расхода воздуха и давления в каналах системы кондиционирования и система кондиционирования воздуха Советский патент 1993 года по МПК F24F11/47 F24F12/00 

Изобретение относится к созданию способа и системы кондиционирования, управляющих потоками свежего, приточного, выпускного, отработанного и возвратного воздуха, а также давлением воздуха в каналах приточного и выпускного воздуха.

Основным преимуществом настоящего изобретения является то, что потоки свежего и отработанного воздуха в системе кондиционирования могут управляться, регулироваться или поддерживаться постоянными непрерывно и независимо друг от друга. Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением в системе кондиционирования воздуха органы управления давлением в канале приточного воздуха и органы управления давлением в канале выпускного воздуха зависят друг от друга и от потоков свежего и отработанного воздуха. Дополнительным преимуществом предложенной системы кондиционирования является простота конструкции.

На чертеже схематически представлена система кондиционирования воздуха в соответствии с настоящим изобретением.

Потоки воздуха обозначены следующим образом:

А - поток свежего воздуха;

В - поток приточного воздуха;

С - поток выпускного воздуха;

D - поток отработанного воздуха;

Е - поток возвратного воздуха;

F - обходной поток свежего воздуха вокруг регенерационного теплообменника;

ы

О 4

А - поток свежего воздуха, входящий в регенерационный теплообменник.

Притбчная сторона системы кондиционирования воздуха обычно включает в себя, например, следующие элементы: фильтр 2 свежего воздуха в канале 21 свежего воздуха; отсекающий и управляющий механизмы обходного канала свежего воздуха, связанные друг с другом в виде устройства 3 входного воздуха; регенерационный теплообменник 4; вентилятор 5 приточного воздуха, расходомер 6 приточного воздуха, устройство измерения давления 12 в канале

Iприточного воздуха; расходомер свежего воздуха; и различные устройства обработки воздуха, такие как нагреватель, охладитель, увлажнитель воздуха, очистительные воздушные фильтры 7, 8 и т.п., которые могут быть размещены в различных точках на приточной стороне системы кондиционирования воздуха. Типично, поток В приточного воздуха в канале 1 равен потоку А свежего воздуха в канале 21.

Выпускная сторона системы кондиционирования воздуха обычно включает в себя, например, выпускной воздушный фильтр 16 и устройство измерения давления 19 выпускного воздуха в канале 8 выпускного воздуха, отсекающие и управляющие механизмы выпускного и возвратного воздуха, связанные друг с другом в виде устройства 10 выходного воздуха, вентилятор

I1отработанного воздуха и расходомер 20 отработанного воздуха в канале 23 отработанного воздуха. Типично, поток С выпускного воздуха в канале 9 равен потоку D отработанного воздуха в канале 22,

Вентилятор 5 приточного воздуха, устройство 3 входного воздуха и устройство 10 выходного воздуха регулируются органом управления 13, а вентилятор 18 отработанного воздуха - органом управления 14. Расходомер б приточного воздуха, устройство измерения давления 12 приточного воздуха и расходомер 15 свежего воздуха соединены с органом управления 13, а устройство измерения давления 19 выпускного воздуха и расходомер 20 отработанного воздуха соединены с органом управления 14. Кроме того, органы управления 13 и 14 соединены между собой.

Если сопротивление потоку на приточной стороне 1 системы кондиционирования воздуха по какой-либо причине увеличивается, например, при загрязнении воздушного фильтра, поток воздуха уменьшается, если вентилятор 5 приточного воздуха не регулируется соответствующим образом или если сопротивление потоку на приточной стороне не снижается соответственно

каким-либо иным способом. Вентилятор 5 приточного воздуха и средства 17 управления потоком приточного воздуха могут управляться органом управления 13 на основе либо измерения б расхода воздушного потока, либо измерения 12 давления.

Измерение и регулировка организованы таким образом, чтобы настройка вентилятора 5 приточного воздуха или средств 17

0

управления приточным воздухом точно компенсировала бы погрешность, вызываемую фактором возмущения. В терминах технологии управления основной для этой компенсации является либо разность A-D между

5 потоками свежего и отработанного воздуха, либо их отношение A/D; либо одна из этих величин, либо обе вместе поочередно, либо величина, лежащая где-то между ними, поддерживаются органом управления 13 либо

0 постоянными, либо на заранее установленном уровне.

Когда поток воздуха под влиянием регулировки достигает своего предельного значения, уменьшение потока., приточного

5 воздуха будет продолжаться, так как воздушные фильтры продолжают загрязняться. В это время орган управления вентилятора приточного воздуха в соответствии с изобретением управляет органом управления

0 14 вентилятора отработанного воздуха и/или средствами 18 управления потоком отработанного воздуха таким образом, чтобы оставалась постоянной заранее определенная разность или отношение потока В

5 приточного воздуха и потока С выпускного воздуха, что необходимо с точки зрения кондиционированной атмосферы в помещении. Поскольку при отсеченном возвратном потоке Е поток В приточного воздуха всегда

0 точно равен потоку А свежего воздуха, это также соответствует поддержанию разности A-D между потоками свежего и отработанного воздуха или их отношения на заранее установленном уровне.

5 Устройство функционирует аналогично, если по какой-либо причине увеличивается сопротивление потоку на выпускной стороне 9 системы кондиционирования воздуха, например, если загрязняется фильтр 16 вы0 пускного воздуха, замерзает регенерационный теплообменник 4, запускается регулятор тяп,1 перегрева системы воздуховодов и т.п. В этом случае орган управления 14 вентилятора отработанного воздуха

5 и/или средств 18 управления потоком отработанного воздуха управляет органом управления 13 вентилятора приточного воздуха или средств 17 управления потоком приточного воздуха таким образом, чтобы разность А-О мажду потоком А свежего воз

духа и потоком D отработанного воздуха или их отношение A/D или какое-то значение между ними оставались бы постбянны- ми или поддерживались бы на заранее установленном уровне.

Когда поток D отработанного воздуха уменьшается до значения, меньшего, чем заранее установленное значение, и, одновременно, наружная температура ниже заранее установленного значения, устройство 3 входного воздуха устанавливается в такое положение, при котором поток А свежего воздуха полностью переходит в обходной поток F свежего воздуха, т.е. поток А свежего воздуха через регенерационный теплообменник отсечен.

Как следствие этого, поток отработанного воздуха начинает оттаивать регенерационный теплообменник 4, если тот был замерзшим. Когда поток отработанного воздуха поднимается обратно до своего заранее установленного значения и/или проходит заранее установленное время после отсечения потока А , устройство 3 входного воздуха переключается обратно в свое первоначальное положение, в котором отсекается обходной поток F свежего воздуха. Эта последовательность шагов.может повторяться заранее установленное число раз, как правило, 2-3 раза. Если, тем не менее, поток отработанного воздуха не поднимается обратно до своего заранее установленного значения, подается сигнал тревоги ошибочных действий.

Если желательно изменить поток А свежего воздуха так, чтобы он был меньше потока В приточного воздуха, и если желательно, чтобы их отношение было равно заранее установленному отношению А/В, часть потока С выпускного воздуха посредством устройства 10 выходного воздуха направляется в виде возвратного потока Е в поток В проточного воздуха. В этом случае после изменения положения устройства 10 выходного воздуха поток В приточного воздуха или давление в канале 1 приточного воздуха устанавливается на заранее заданном уровне. После этого производится регулировка вентилятора 11 отработанного воздуха или средств 18 управления потоком отработанного воздуха таким образом, чтобы разность A-D между измеренными зна- чениями потоков свежего и отработанного воздуха или их отношение А/О приняли бы заранее заданное постоянное значение.

Если после этого поток В приточного воздуха или давление в канале 1 приточного воздуха не отклоняются от заранее установленного значения более чем на заранее заданную величину, отношение А/В потока

свежего воздуха к потоку приточного воздуха сравнивается с заранее заданным отношением. Эта последовательность шагов повторяется в представленном порядке 5 полностью или частично до тех пор, пока поток В приточного воздуха, отношение А/В потока свежего воздуха к потоку приточного воздуха и, одновременно, разность A-D между потоками свежего и отработан0 ного воздуха или их отношение А/О не достигают своих заранее заданных значений. Таким образом, устройство 10 выходного воздуха и, посредством его, поток Е возвратного воздуха могут быть отправной точ5 кой цепочки шагов управления, если они устанавливаются с начала в соответствии с другими критериями, или, как вариант, устройство выходного воздуха может использоваться в качестве средств управления для

0 получения желаемого отношения А/В свежего воздуха к приточному.

В случае, если устройство имеет упрощенную конструкцию, не включающую в себя возможность использования

5 возвратного потока Е, в которой поток С выпускного воздуха всегда равен потоку О отработанного воздуха, способ управления заключается в регулировке потоков в канале 1 приточного воздуха и в канале 22 отрабо0 танного воздуха для управления потоком В приточного воздуха и/или потоком О отработанного воздуха. те.м не менее, имея критерием указанную разность A-D между потоками свежего и отработанного воздуха

5 или их отношение А/О.

В принципе, способ, описанный выше, может быть реализован с использованием любых компонентов, но. предпочтительно, оба устройства 3, 10 входного и выходного

0 воздуха присоединяются к регенерацион- ному теплообменнику 4. Предварительно, в этих устройствах средства отсекания и управления, такие как рычаги, рукоятки и т.п.. соединяются друг с другом таким образом,

5 что в устройстве 10 выходного воздуха плавное отсечение потока 1 отработанного воздуха вызывает одновременно плавное открывание, в соответствующей степени, возвратного потока Е и наоборот, а вустрой0 стве 3 входного воздуха отсекание потока А свежего воздуха к регенерационному теплообменнику 4 вызывает одновременное открывание обходного потока F свежего воздуха, и наоборот.

5 Также, для получения надежного измерения, желательно измерять потоки А.О свежего и отработанного воздуха в отверстиях давления вентилятора 5,113 или в продолжениях этих отверстий. Кроме того, предпочтительно измерять поток свежего воздуха в

точке соединения системы кондиционирования3. Способ по п. 1.отличающийся воздуха с каналом свежего взодуха или внутритем, что давление в канале приточного воз- системы кондиционирования воздуха в точкедуха поддерживают равным заранее уста- перед фильтром или после фильтра в на-новленной величине путем регулирования правлении воздушного потока и измерять5 производительности вентилятора в канале давление приточного и выпускного потоковприточного воздуха, при этом отношение В, С внутри системы кондиционированиярасходов свежего и приточного воздуха со- воздуха или в точках соединения системыхраняют равным заранее установленной ве- кондиционирования воздуха с каналами 1,личине.

9 приточного и выпускного воздуха внутри10 4. Способ по п.З, отличающийся

системы.тем, что при изменении положения мехаФормула изобретенияниэма управления клапанами свежего и пе1.Способ регулирования расхода воз-репускного воздуха поддерживают духа и давления в каналах системы конди-значения давления в канале приточного воз- ционирования, заключающийся в15 духа и отношение расходов свежего и при- регулировании расходов свежего, приточ-точного воздуха равными предварительно ного, еыпускного, отработанного и возврат-установленным величинам, при этом регу- ного воздуха соответственно в каналах длялируют расход отработанного воздуха пу- транспортировки свежего, приточного, вы-тем изменения производительности пускного, отработанного и возвратного воз-20 вентилятора в канале отработанного возду- духа, а также давления в каналахха таким образом, чтобы величина, равная приточного и выпускного воздуха системыразности расходов свежего и отработан ного кондиционирования, включающей регене-воздуха и/или отношения этих расходов, ос- рационный теплообменник, вентиляторы ставалась почти равной предварительно ус- регулируемой производительностью, раз-25 тановленной величине, кроме того, после по мещенные в каналах приточного и отрабо-крайней мере одного измерения расходов танного воздуха, канал перепускногоприточного воздуха и/или давления в кана- воздуха, сообщенный с каналом свежеголе приточного воздуха и выявления, что из- воздуха до и после теплообменника, клана-меренные расход и давление не отличаются ны перекрытия и регулирования потоков30 от предварительно установленной величи- воэдуха в каналах свежего, перепускного,ны более чем на установленное значение, выпускного и возвратного воздуха, при этомсравнивают отношение измеренных расхо- каждая пара клапанов, установленных в ка-дов свежего и приточного воздуха со значе- налах свежего, перепускного и выпускного,нием предварительно установленной возвратного воздуха содержит соответст-35 величины этого отношения, причем повто- венно один общий механизм управленияряют регулирование давления в канале при- клапанами, а канал возвратного воздуха со-точного воздуха, а также расхода единен с каналами выпускного и приточногоотработанного воздуха до достижения отно- воэдуха, отл и чаю щ и и с я тем, что, с цельюшеиий расходов свежего к приточному воз- повышения эффективности, непрерывно из-40 духу и по крайней мере одного из значений, меряют расходы свежего, приточного и отра-равных разности расходов свежего и при- ботанного воздуха, а также давление воздухаточного воздуха и/или отношения потоков в канале приточного воздуха, по данным из-свежего и отработанного воздуха, равных мерений определяют отклонение от предва-предварительно установленным величинам, рител ьно установленной величины45 5. Способ по п.1,отличающийся измеренных расходов и давления воздуха, атем, что определяют, что расход выпускного затем механизмами управления клапанамивоздуха приблизительно равен расходу отрегулируют расходы воздуха до достиженияработанного воздуха и регулируют расход предварительно установленных величин, on-приточного воздуха в зависимости от давле- ределяемых разностью расходов свежего и50 ния в канале приточного воздуха так, чтобы отработанного воздуха и/или их отношени-величина разности расходов свежего и отра- ем.ботанного воздуха и/или их отношения ос2.Способ по п.1, о тл ич а ю щи йс ятавалась практически постоянной.

тем. что при измерениях расходов в случае6. Способ по п. 1. о т л и ч а ю щ и и с я

изменения расхода возвратного воздуха из-55 тем, что измеряют давление в канале выпумеряют расход в канале приточного воздухаскного воздуха и после выявления того, что

до достижения предварительно установлен-расходвыпускного воздуха приблизительно

ной величины, определяемой разностьюравен расходу отработанного воздуха, прорасходов свежего и отработанного воздухаизводят регулирование расхода выпускного

и/или их отношением,воздуха путем регулирования производительности вентилятора в канале отработанного воздуха и при этом поддерживают по- стоянным по крайней мере одно из значений, равное разности расходов свежего и отработанного воздуха и/или их отно- шения.

7.Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем. что измеряют температуру свежего воздуха, при этом при уменьшении расхода отработанного воздуха и при ладе- нии температуры свежего воздуха ниже пред- варительно установленных величин механизм управления клапанами в каналах свежего и перепускного воздуха переводят в положение, при котором расход свежего воз- духа равен расходу перепускного воздуха, причем при увеличении расхода отработанного воздуха и/или отклонении времени работы указанного механизма от предварительно установленных величин упомянутый механизм управления устанавливают в начальное положение и прекращают подачу воздуха по каналу перепускного воздуха.

8.Способ по любому изпп.1-7, от л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью указанного регулирования, значение, равное разности расходов свежего и отработанного воздуха,

и их отношение используются последовательно один или несколько раз.

9.Система кондиционирования воздуха, содержащая регенерационный теплообменник с подключенными к нему каналами свежего, приточного, выпускного и отработанного воздуха, канал перепускного возду- ха, соединенный с каналом свежего воздуха

до и после теплообменника, канал возвратного воздуха, сообщенный с каналами выпускного и приточного воздуха, устройства для регулирования расходов воздуха в кана- лах, измерители расходов воздуха, размещенные в каналах свежего, приточного и отработанного воздуха, вентиляторы с устройствами для регулирования производительности в каналах приточного и

отработанного воздуха, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности кондиционирования, система дополнительно содержит фильтры и два связанных между собой органа управления устройствами для регулирования расхода воздуха в каналах и производительности вентиляторов, при этом устройства для регулирования расходов воздуха в каналах выполнены в виде клапанов перекрытия и регулирования расхода воздуха, попарно подключенных к общиммеханизмамуправлениясоответственно в каналах свежего, перепускного и выпускного, возвратного воздуха, причем к первому органу управления подключены измерители расходов в каналах свежего, приточного воздуха, устройство для регулирования производительности вентилятора в канале приточного воздуха, механизмы управления клапанами перекрытия и регулирования и измеритель давления в канале приточного воздуха, а второй орган управления связан с устройствами измерения расхода и давления соответственно в каналах отработанного и выпускного воздуха и с устройством регулирования производительности вентилятора в канале отработанного воздуха.

10.Система по п.9, отличающаяся тем, что каждый вентилятор содержит отверстие нагнетания с возможностью измерения через последнее расходов приточного и отработанного воздуха.

11,Система по п.9 или 10. отличающаяся тем, что -клапаны перекрытия и регулирования соответственно в каналах свежего, перепускного и выпускного, возвратного воздуха укреплены на регенерэци- онном теплообменнике, при этом упомянутые клапаны перекрытия и регулирования спарены друг с другом с возможностью одновременного открытия-закрытия соответственно каналов свежего, перепускного и выпускного, возвратного воздуха и наоборот.

9 У

Сущность изобретения: непрерывно измеряют расходы свежего, приточного и отработанного воздуха и давление воздуха в канале приточного воздуха. По данным измерений определяют отклонение от предварительно установленной величины измеренных расходов и давления воздуха. Затем механизмами управления клапанами регулируют расходы воздуха до достижения предварительно установленных величин, определяемых разностью расходов свежего отработанного воздуха и/или их отношением. Устр-ва для регулирования расходе воздуха в каналах выполнены в виде клапанов перекрытия и регулирования расхода воздуха, попарно подключенных к общим механизмам управления соответственно в каналах свежего, перепускного и выпускного, возвратного воздуха. Устр-ао предназначено для регулирования произв-сти вентилятора в канале приточного воздуха. Второй орган управления связан с устр-вом измерения расхода и давления соответственно в каналах отработанного и выпускного воздуха и с устр-еом регулирования произв-сти. 2 с. и 9 з.п.ф-лы, 1 ил.