Способ автоматического регулирования параметров воздуха в помещении Советский патент 1980 года по МПК F24F11/00 

1

Изобретение относится к технике автоматического управления системами кондиционирования воздуха (СКВ).

Известен способ автоматического регулирования параметров воздуха в помеш,ении путем воздействия регуляторов на клаианы канала первой рециркуляции, калориферов первого и второго подогрева и канала подачи холодной воды в камеру орошения 1.

Недостатком известного способа является певозможность минимизации себестоимости производственной продукции при использовании кондиционированного воздуха. Это связано с тем, что при проектировании системы стремятся оптимизировать лишь статические режимы работы СКВ. Это допустимо лишь тогда, когда отклонения параметров воздуха в кондиционируемом помещении от заданных значений лежит в допустимых пределах. При отклонении этих параметров более, чем за эти пределы, система автоматического управления должна Вернуть эти параметры в заданные пределы за минимальное время.

Цель изобретения - повышение быстродействия регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что нри отклонении температуры воздуха в помещении ниже допустимого предела клапаны канала первой рециркуляции и калорифера второго подогрева полностью открывают, а при отклопенип температуры выше допустимого предела указапные клапаны полностью закрывают.

На фиг. 1 показана /-ii-диаграмма с Зчастками (режимами) I-XIII состояния наружного воздуха; на фиг. 2 - зстройство автоматического регулирования парамет10ров воздуха в помещении, реализующее предлагаемый способ (параметры наружного воздуха находятся в пределах участка 1); на фиг. 3 - то же, нараметры наружного воздуха находятся в пределах участка П; на фиг. 4 - то же, параметры

15 наружного воздуха находятся в пределах участка VH; на фиг. 5 - то же, параметры воздуха находятся в пределах участка VIII; на фиг. 6 - то же, параметры наружного воздуха находятся в пределах участка IX;

20 па фнг. 7 - то же, параметры паружного воздуха находятся в пределах участка XI; на фиг. 8 - то же, параметры наружного воздуха находятся в пределах участка XIII. Устройство автоматического регулирова25ния параметров воздуха содержит датчики 1 и 2 температуры и влажности воздуха в помещении 3, регуляторы 4 и 5 температуры и влажности, датчики б и 7 температуры воды, установленные на обратных

трубопроводах 8 и 9 калориферов 10 и 11 первого и второго подогрева, датчик 12 температуры воды, устаповленный на общем прямом трубопроводе 13 калориферов 10, 11, датчик 14 давлепия горячей воды, датчики 15 и 16 температуры и влажности иаружного воздуха, установлениые в капале 17 наружного воздуха, между калориферами 10 и И установлепа камера 18 орошепия с обводным каналом 19, канал 20 первой рециркуляции, подключенный к каналу 17 нарул ного воздуха, клапаны 21 и 22 калориферов 10 и 11, клапан 23 канала 20, клапан 24 наружного воздуха, клапан 25 обводного канала 19, воздушный клапан 26, установленный на входе камеры 18 орошения и клапан 27 холодной воды. Устройство содержит также онтимизатор-регулятор 28 и логический блок 29 для переключения устройства с одного режима на другой. На канале 30 подачи холодной воды усгановлены датчики 31 и 32 давле-чия и температуры холодной воды.

Способ автоматического регулирования параметров воздуха в помеш,ении реализуется следующим образом.

Режим I (фиг. 2)

1.Отклонения температуры и влажности воздуха находятся в допустимых пределах.

В этом случае минимальное количество (определяемое какими-либо нормами) наружного воздуха смешивают с уходящим. Смесь подогревают в калорифере 10 первого подогрева, изоэнтальпически увлажняют в камере 18 орошения, снова подогревают в калорифере 11 второго подогрева и подают в помещение.

Датчик 1 температуры воздуха в помещении (фиг. 1) через регулятор 4 температуры воздействует на клапан 22 калорифера 11 второго подогрева, положение которого определяется отклонением температуры воздуха в помещении. Датчик 2 влажности аналогично связан с клапаном 21 калорифера 10 первого нодргрева.

2.Отклонения параметров воздуха в помещении превышают допустимые пределы.

Когда отклонение температуры воздуха в помещении превышает нижний предел, датчик 1 температуры воздействует через регулятор 4 температуры на клапан 23 канала 20 и клапан 22 калорифера И второго подогрева. В момент отклонения температуры за нижнее предельное значение оба клапана 22, 23 полностью открывают. Когда отклонение температуры возвращается в область допустимых значений, клапан 23 устанавливают в первоначальное положение, а клапан 22 калорифера 11 второго подогрева - в положение, определяемое отклонением температуры воздуха в помещении.

Когда температура воздуха в помешении начинает воздействовать через регулятор 4 на клапаны 22, 23, клапан 22 калорифера

И второго подогрева полностью закрывают, а клапан 23 закрывают до предельновозможного в данных условиях (расчетного) положения, обеспечивающего незамерзание калорифера 10 первого подогрева.

При возврашении температуры в область допустимых значений клапан 23 устанавливают в исходное положение, а положение клапана 22 калорифера 1 второго подогрева определяют отклонепием температуры воздуха в помещении.

Датчик 2 влажности воздуха в помеиденин воздействует через регулятор 5 влажности и оптимизатор-регулятор 28 на клапан 21 калорифера 10 первого подогрева. При этом клапан 21 калорифера 10 первого подогрева в случае отклонения температуры воздуха в помещении за донустимые пределы не меняет своего положения,

зафиксированного в момент появления этого отклонения до тех пор, пока оио не войдет в область допустимых значений. Когда отклонения температуры пе превышают допустимых пределов, положение клапана 21

калорифера 10 первого подогрева определяется отклонением влажности воздуха в помещени.

Режим II (фиг. 3) I. Отклонение параметров воздуха в номещении находятся в допустимых пределах.

В этом случае минимальное количество наружного воздуха смешивают с уходящим воздухом. Смесь подогревают в калорифере

10 нервого подогрева. Затем часть смеси изоэнтальпически увлажняют в камере 18 орошения и смешивают с необработанной частью, пропущенной по обводному каналу 19 камеры 18 орошения. Повую смесь подогревают в калорифере 11 второго подогрева и подают в помещение.

Датчик 1 температуры воздуха в помещении через регулятор 4 температуры воздействует на клапаны 21, 22 калорифером

10, 11 первого и второго подогревов таким образом, что положение клапана 22 калорифера 11 определяется отклонением температуры воздуха в помещении, а клапан 21 калорифера 10, на который, кроме того,

через оптимизатор-регулятор 28 воздействуют датчики 6, 7, 12 температуры и датчик 14 давления горячей воды, устанавливают в положение, обеспечивающее максимальную экономичность устройства. При

этом положение клапана 21 калорифера 10 определяют расчетом теплового, массового балансов при максимальном эксергетическом КПД СКВ.

Датчик 2 влажности воздуха в помещ.еНИИ воздействует через регулятор 5 влажности на клаиан 25, положение которого определяется отклонением влажности в помещении. 2. Отклонения параметров воздуха в помещении превышают допустимые пределы.

При отклонении температуры воздуха в помещении за нижний допустимый предел датчик 1 температуры через регулятор 4 воздействует на клапаны 21, 22 калориферов 10, 11. При этом в момент недопустимого отклонения оба клапана 21, 22 полностью открывают, затем, когда отклонение температуры возвращается в область допустимых значений, клапан 21 калорифера 10 устанавливают в первоначальное положение, а клапан 22 второго калорифера 11 - в положение, определяемое отклонением температуры воздуха в помещении.

Когда отклонение температуры воздуха в помещении превыщает верхний предел, оба клапана 21, 22 полностью закрывают. В момент возвращения отклонения температуры в область допустимых значений, клапан 21 калорифера 10 устанавливают в первоначальное полол ение, а клапан 22 калорифера 11 в положение, определяемое отклонением температуры воздуха в помещении.

Датчик 2 влажности воздуха в помещении воздействует через регулятор 5 влажности на клапан 25 обводного канала 19 камеры орощения, положение которого определяется отклонением влажности воздуха в помещении.

Режим Vn (фиг. 4)

1.Отклонения параметров воздуха в помещении находятся в допустимых пределах. Когда параметры воздуха в помещении находятся в области допустимых значений, то минимальное количество наружного воздуха смещивают с уходящим. Полученную смесь подогревают в калориферах 10, 11 первого и второго подогрева и подают в помещение.

Датчик 1 температуры воздуха в помещении через регулятор 4 температуры воздействует на клапаны 21, 22 калориферов 10, 11 первого и второго подогрева. При этом положение клапана 22 калорифера 11 определяется отклонением температуры помещения, а положение клапана 21 калорифера 10, на который, кроме того, воздействуют через оптимизатор-регулятор 28 датчики 6, 7, 12 температуры и датчик 14 давления горячей воды, устанавливают в расчетное положение, обеспечивающее максимальную экономичность устройства. Положение клапана 21 калорифера 10 рассчитывается в результате рещения системы уравнений теплового, массового балансов и эксергетического КПД СКВ.

В этом режиме регулирование влалчности не требуется.

2.Отклонения параметров воздуха в помещении превыщают допустимые пределы.

При отклонении температуры воздуха в помещении за нижний ДОПУСТИМЫЙ предел датчик 1 температуры воздуха в помещении через регулятор 4 температуры воздействует на клапаны 21, 22 калопифепов 10, 11,

полностью открывая их. Затем, когда отклонение температуры возвращается в зону допустимых значений, клапан 21 калорифера 10 устанавливают в первоначальное положение, а клапан 22 калорифера 11 - в положение, определяемое значением температзфы воздуха в помещении.

При отклонении температуры воздуха в помещении за верхний допустимый предел

оба клапана 21, 22 полностью закрывают. В момент возвращения отклонения температуры в область допустимых значений клапан 21 калорифера Ю устанавливают в исходное положение, а второго - в положение, определяемое отклонением температуры помещения.

Режим Vni (фиг. 5)

1.Отклонения температуры и влажности воздуха в помещении не превыщают допустимых отклонений.

Паружный воздух смещивают с уходящим и полученную смесь подогревают в калориферах 10, 11 и подают в помещение. Регулируют температуру воздуха таклсе,

как и в Vn режиме при допустимых отклонениях температуры. Регулирование влажности воздуха осуществляют датчиком 2 влажности в помещении, который через регулятор 5 воздействует на клапан 23

канала 20 первой рециркуляции, положение которого определяется отклонением влажности воздуха в помещении.

2.Отклонения температуры и влажности превыщают допустимые пределы.

Регулирование температуры производят идентично регулированию в VII режиме при недопустимых отклонениях температуры воздуха в помещении.

Датчик 2 влажности в этом режиме воздействует через регулятор 5 влажности на клапан 23 канала 20.

Летние режимы IX (фиг. 6) 1. Отклонения параметров воздуха в помещении не превыщают допустимых пределов.

Часть наружного воздуха охлал :дают в камере 18 орощения после чего смещивают с его оставщейся частью. Полученную

смесь подогревают в калорифере 11.

Датчик 1 температуры воздуха в помещении через регулятор 4 температуры воздействует на клапан 22 калорифера 11 и клапан 27 холодной воды камеры 18 орощения. При этом полол ение клапана 22 калорифера 11 определяется отклонением температуры воздуха в помещении. При этом на клапан 27 холодной воды, на который, кроме того, воздействуют через оптимизатор-регулятор 28 датчики 6, 7, 12 температуры и датчики 31, 14 давления холодной и горячей воды, подают сигнал в сторону его открытия до расчетной величины. Степень открытия этого клапана определяют расчетом теплового и массового

баланса СКВ при ее максимальном эксергетическом КПД.

Датчик 2 влажности воздуха, в помещении через регулятор 5 воздействует на клапан 25, положение которого определяется отклонением влажности в .помещении.

2. Отклонения параметров воздуха в помещении выходят из допустимых пределов.

При отклонении температуры воздуха в помещения за нижний допустимый предел, датчик 1 температуры через регулятор 4 температуры воздействует на клапан 23 канала 20 и клапан 22 калорифера И. При этом в момент появления недопустимого отклонения оба кланана 23, 22 полностью открывают. Затем при возвращении отклонения температуры воздуха в помещении в область допустимых значений клапан 23 устанавливают в первоначальное положение, а клапан 22 калорифера 11 - в положение, определяемое отклонением температуры воздуха в помещении.

При отклонении температуры воздуха в помещении за верхний преде.л датчик 1 температуры воздействует на эти же два клапана с той липть разницей, что их сначала оба закрывают. Далее регулирование производят аналогично.

Режим XI (фиг. 7)

1. Отклонения параметров воздуха находятся в области допустимых зттачений.

Наружный воздух смещивают с уходящим. Часть полученной смеси охлаждают в камере 18 орощения, после чего смещивают с необработанной частью смеси и подают в помещение.

Датчик 1 температуры воздуха в помещении воздействует через регулятор 4 температуры 3 на клапан 23 и клапан 27 холодной воды камеры 18 орошения. При этом положение клапана 23 определяется отклонением температуры воздуха в помещении, а на клапан 27 холодной воды, на который дополнительно воздействуют через оптимизатор-регулятор 28 датчики 32, 31 температуры и давления холодной воды, подают сигнал на его открытие до величины, обеспечивающей максимальную экономичность устройства. Степень открытия этого клапана 27 определяется расчетом теплового и массового балансов при максимальном значении эксергетического КПД СКВ.

Датчик 2 влажности 21 через регулятор 5 воздействует на клапан 25. положение которого определяется отклонением влажности воздуха в помещении.

1. Отклонения параметров воздуха превышают допустимые пределы.

В этом случае регулирование температуры и влажности воздуха в помещении осуществляют так же, как и при допустимых отклонениях параметров воздуха.

Режим ХП1 (фиг. 8)

1.Отклонения параметров воздуха лежат в области допустимых значений.

В этом случае необходимое количество наружного воздуха смешивают с уходящим воздухом. Часть смеси охлал-сдают в камере 18 орощения, после чего смещивают с оставщейся необработанной частью. Новую смесь подогревают в калорифере 11. Датчик 1 температуры воздействует через регулятор 4 температуры на клапан 22 калорифера 11 и клапан 27 холодной воды камеры 18 орощения. При этом положение клапана 22 калорифера 11 определяется

отклонением температуры воздуха в помещении.

На клапан 27 холодной воды, на который, кроме того, через оптимизатор-регулятор 28 воздействуют датчики 6, 7, 12, 32

температуры и датчики 31, 14 давления холодной и горячей воды, подают сигнал на его открытие до величины, определяемой максимальной в данных условиях эффективностью устройства.

Датчик 2 влажности через регулятор 5 воздействует на клапан 25, положение которого определяется отклонением влажности воздуха в помещении.

2.Отклонения параметров воздуха в помещении превышают допустимые пределы.

При отклонении температуры воздуха в пометпеиии допустимого значения датчик температуры через регулятор 4 температуры воздействует на клапан 23

канала 20 и клапан 22 калорифера 11 второго подогрева. При этом оба клапана 23. 22 в момент возникновения недопустимого отклонения температуры полностью открывают. Затем, когда отклонение температуры возвращается в область допустимых значений, клапан 23 устанавливают в первоначальное положение, в котором он находился до момента появления недопустимого отклонения температуры. Клапан 22

калорифера 11 станавливают в положение, определяемое отр лонением температуры в помещении.

При отклонении температуры воздуха в помещении вьпие допустимого предела регулировапие осуществляют аналогичным образом за исключением того, что в момент появления недопустимого отклонения оба клапана полностью закрывают.

Датчик 3 влажности воздействует через

регулятор 5 на клапан 25. обеспечивая предельное схемно-элементное быстродействие процессов регулирования влажности. При этом положение клапана 25 обводного канала 19 камеры орошения определяется отклонением влажности воздуха в помещении. Таким образом, использование данного способа позволяет повысить быстродействие регулирования параметров воздуха во всем диапазоне изменения параметров

наружного воздуха.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования параметров воздуха в помещении путем воздействия регуляторов на клапаны канала первой рециркуляции, калориферов первого и второго подогрева и канала подачи холодной воды в камеру орошения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования, при отклонении температуры воздуха в помещении ниже допустимого предела клапаны канала первой рециркуляции и калорифера второго подогрева полностью открывают, а при отклонении температуры выще допустимого предела указанные клапаны полностью закрывают.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. Кресликь А. Я. «Автоматическое регулирование систем кондиционирования воздуха. М., Стройиздат, 1972, с. 90.

to

3f1

i HI

-J

//

Юг/