способ и устройство для управления теплообменом в вентиляционном аппарате или в аппарате для кондиционирования воздуха

Формула изобретения

1. Способ управления теплообменом в вентиляционном аппарате или в аппарате для кондиционирования воздуха, согласно которому тепло, содержащееся в выпускаемом воздухе (B), возвращают в подаваемый воздух (A) посредством цепи теплообмена, основанной на циркуляции текучей среды, энергию дополнительного нагревания или дополнительного охлаждения подают к цепи теплообмена, когда теплообмен недостаточен для сохранения желаемой температуры подаваемого воздуха, подачу энергии дополнительного нагревания или дополнительного охлаждения контролируют для достижения температуры подаваемого воздуха, отличающийся тем, что управляют подачей энергии дополнительного нагревания или дополнительного охлаждения посредством измерения температур, а также потоков теплообменной текучей среды и дополнительной энергии для сведения к минимуму подачи дополнительной энергии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют температуру теплообменной текучей среды по обеим сторонам теплообменника для подаваемого воздуха (A) и теплообменника для выпускаемого воздуха (B), измеряют температуру подаваемой дополнительной энергии текучей среды, измеряют поток текучей среды, циркулирующий в цепи теплообмена, измеряют поток текучей среды, обходящий теплообменник для подаваемого воздуха, и измеряют поток текучей среды, подающий дополнительную энергию, для вычислений требуемой подачи дополнительной энергии и управления ею.

3. Устройство управления теплообменом в вентиляционном аппарате или в аппарате для кондиционирования воздуха, содержащее циркуляционный насос, цепь регенерации тепла на основе циркуляции текучей среды, содержащую теплообменники в потоках (A, B) подаваемого и выпускаемого воздуха, подводящую цепь для энергии дополнительного нагревания и дополнительного охлаждения, соединяемую с цепью регенерации тепла, средства для управления подачей дополнительной энергии, отличающееся тем, что устройство содержит средства измерения для измерения температур и потоков теплообменной текучей среды и дополнительной энергии, измерительные средства подсоединены к обоим средствам воздействия для управления подачей дополнительной энергии, с тем чтобы свести к минимуму подаваемую дополнительную энергию.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно содержит средства для управления течением полного потока текучей среды, циркулирующего в цепи теплообмена.

5. Устройство по п. 3 или 4, отличающееся тем, что оно содержит средство для измерения температуры теплообменной текучей среды по обеим сторонам теплообменника для подаваемого воздуха (A) и теплообменника для выпускаемого воздуха (B), средство для измерения температуры текучей среды, подающей дополнительную энергию, средство для измерения потока текучей среды, циркулирующего в цепи теплообмена, средство для измерения потока текучей среды, обходящего теплообменник для подаваемого воздуха, и средство для измерения потока текучей среды, подающего дополнительную энергию.

6. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что циркуляционный насос выполнен с возможностью регулировки скорости нагнетания в цепи теплообмена.

7. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью управления подачей дополнительной энергии таким образом, что температура подаваемого воздуха (A) измеряется в пределах рабочего диапазона, в котором количество дополнительной энергии ограничено.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью ограничения потока подаваемого воздуха (A) в пределах рабочего диапазона, в котором количество дополнительной энергии ограничено.

9. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно приспособлено для работы таким образом, что когда система кондиционирования воздуха охлаждается, осушение воздуха прекращается или ограничивается посредством регулирования потока воздуха в аппарате в ответ на потребление энергии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу и устройству управления теплообменом в вентиляционном аппарате или в аппарате для кондиционирования воздуха.

В системах кондиционирования воздуха становится обычным возвращение тепла из воздуха, который выпускается из задания, то-есть из выпускаемого воздуха, в воздух, подаваемый в здание извне, то-есть в подаваемый воздух. Для регенерации тепла разработано определенное количество различных принципов, на основе которых действуют теплообменники. Весьма обычным типом теплообменника является пластинчатый теплообменник, в котором тепло передается через стенку от выпускаемого воздуха к подаваемому воздуху, когда выпускаемый и подаваемый воздух текут в смежных каналах, отделенных пластинчатыми стенками. Также обычным является то, что известно как регенеративный теплообменник, в котором тепло выпускаемого воздуха связано с твердым теплоносителем, который подводится к подаваемому воздушному потоку, при этом упомянутый носитель отдает связанное тепло. В наиболее общем случае этот твердый носитель выполнен в виде поворотного барабана, через одну половину которого течет выпускаемый воздух, а через его другую половину течет подаваемый воздух.

Для любого из этих типов теплообменника оптимизация работы не составляет проблему. Их мощность может регулироваться лишь при частичной нагрузке, то-есть когда тепловой поток, который может быть регенерирован из выпускаемого воздуха, превышает тепловой поток, необходимый для нагрева подаваемого воздуха. Мощность пластинчатых теплообменников чаще всего ограничивается проводящей частью подаваемого и/или выпускаемого воздуха потока за теплообменником. Кроме того, регенерация может быть обеспечена регулированием посредством обходной линии, причем в большинстве случаев посредством управления скоростью вращения барабана. Когда скорость вращения уменьшается, выход тепла уменьшается. Ни один из этих типов теплообменников не может регулироваться после того, как требования по нагреву подаваемого воздуха превышают тепловой поток, регенерируемый из выпускаемого воздуха. Управление температурой подаваемого воздуха осуществляется посредством регулирования мощности отдельного радиатора остаточного нагрева.

С другой стороны, в системе с циркуляцией текучей среды, состоящей из отдельных теплообменников в потоке подаваемого воздуха и в потоке выпускаемого воздуха, и трубопроводной системы между ними, в которой циркуляционный насос обеспечивает циркуляцию теплонесущей среды в замкнутой цепи, необходимо управление для оптимизации работы. Кроме того, в этом случае управление конечной температурой подаваемого воздуха выполняется посредством регулирования мощности отдельного радиатора остаточного нагрева.

Этот способ управления прост и, кроме того, значительная часть тепла, содержащегося в выпускаемом воздухе, может быть перенесена к подаваемому воздуху, когда изменения температуры подаваемого и выпускаемого воздуха равны, иными словами, в виде обозначений согласно фиг. 1 Te1-Te2 = Te = Ts = Ts2-Ts1.

В этой связи температурная эффективность, определенная следующим образом:



адекватна большинству случаев, встречающихся на практике.

На практике управление осуществляется проводящей частью потока текущей среды, циркулируемого посредством насоса в замкнутой трубопроводной системе за теплообменником для подаваемого воздуха, посредством клапана.

Посредством примеров расчета можно проиллюстрировать, что максимальная величина температурной эффективности достигается фактически только в одной точке диапазона управления, особенно когда происходят фазовые превращения, обычно конденсация воды. Однако посредством этого простого эмпирического правила может выполняться управление работой и принимается правильное направление, поэтому при разработке логики управления обычно следуют этому принципу.

Известен способ управления теплообменом в вентиляционном аппарате или в аппарате для кондиционирования воздуха, в котором тепло, содержащееся в выпускаемом воздухе, возвращают в подаваемый воздух посредством цепи теплообмена, основанной на циркуляции текучей среды, энергию дополнительного нагревания или дополнительного охлаждения подают к цепи теплообмена, когда теплообмен недостаточен для сохранения желаемой температуры подаваемого воздуха, подачу энергии дополнительного нагревания или дополнительного охлаждения контролируют для достижения температуры подаваемого воздуха (см. SU N 1751614 A1, кл. F 24 F 11/00, 1992).

Для этого способа характерны существенные недостатки. Фактически этот способ позволяет управлять потоком текущей среды, проходящим через теплообменник, подаваемого воздуха в ответ на температуры потока подаваемого воздуха и потока выпускаемого воздуха, но при отсутствии информации по результатам управления, то-есть информация о том, что представляет собой поток текучей среды, проходящей через теплообменник подаваемого воздуха и какое влияние на работу теплообменника оказывает изменение потока. Может оказаться, что характеристики теплообменника в отношении теплопереноса будут заметно ухудшены при изменениях потока текущей среды. Фактически повышенная температурная эффективность может быть достигнута таким потоком через теплообменник, в котором условие Te = Ts не действительно.

По существу условие Te = Ts требует, чтобы:

a) характеристики теплопереноса теплообменников подаваемого и выпускаемого воздуха были одинаковы;

b) подаваемый и выпускаемый потоки воздуха были равны;

c) характеристики теплообменника подаваемого воздуха в отношении теплопереноса не изменялись, даже если изменяется проходящий через него поток текучей среды.

Условие a) на практике выполнить весьма затруднительно и не существует теплообменника, удовлетворяющего условию c).

Кроме того, должно быть учтено изменение вязкости среды, переносящей тепло, при изменениях наружной температуры, а следовательно и средней температуры упомянутой среды, переносящей тепло, а также должны быть приняты во внимание иные, менее важные факторы.

Следствие всего указанного состоит в том, что даже если при регенерации тепла в предусмотренных условиях получаются запланированные величины, средняя температурная эффективность, достигаемая за более продолжительный период, в целом несомненно будет ниже, чем в предусмотренных условиях, причем часто ниже порядка 10%.

Финская заявка на патент 915511 касается теплообменного устройства для кондиционирования воздуха, в котором регенерация тепла, дополнительное нагревание или дополнительное охлаждение объединены в одну теплообменную цепь. В этом устройстве энергия дополнительного нагревания или дополнительного охлаждения подводится к входному каналу, ведущему к теплообменнику подаваемого воздуха посредством клапана управления.

Если вышеупомянутое эмпирическое правило Ts = Te применяется к такой системе, то регенерация тепла в значительной степени отклоняется от оптимальной эффективности работы, особенно когда подача дополнительной энергии приближается к наивысшей. Если подводимое количество дополнительной энергии регулируется в соответствии с желаемой температурой подаваемого воздуха, что имеет место в случае обычных систем, вполне возможно, что система будет далека от достижения оптимальной точки регенерации тепла, другими словами, энергия расходуется вхолостую, если выполняется условие Te = Ts

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство управления теплообменом в вентиляционном аппарате или в аппарате для кондиционирования воздуха, содержащее циркуляционный насос, цепь регенерации тепла на основе циркуляции текучей среды, содержащую теплообменники в потоках подаваемого и выпускаемого воздуха, подводящую цепь для энергии дополнительного нагревания и дополнительного охлаждения, соединяемую с цепью регенерации тепла, средства для управления подачей дополнительной энергии (SU N 1751614 A1, кл. F 24 F 11/00, 1992).

Задача настоящего изобретения заключается в создании способа и устройства для управления теплообменом в вентиляционном аппарате или аппарате для кондиционирования воздуха, которые позволили избежать вышеупомянутых недостатков. Эта задача достигается посредством сведения к минимуму подачи дополнительной энергии нагревания или охлаждения путем измерения температур и потоков теплообменной среды и дополнительной энергии.

Поставленная задача решается тем, что в Способе управления теплообменом в вентиляционном аппарате или в аппарате для кондиционирования воздуха, тепло, содержащееся в выпускаемом воздухе (B), возвращают в подаваемый воздух (A) посредством цепи теплообмена, основанной на циркуляции текучей среды, энергию дополнительного нагревания или дополнительного охлаждения подают к цепи теплообмена, когда теплообмен недостаточен для сохранения желаемой температуры подаваемого воздуха, подачу энергии дополнительного нагревания или дополнительного охлаждения контролируют для достижения температуры подаваемого воздуха, при этом в способе согласно изобретению управляют подачей энергии дополнительного нагревания или дополнительного охлаждения посредством измерения температур, а также потоков теплообменной текучей среды и дополнительной энергии для сведения к минимуму подачи дополнительной энергии. Измеряют также температуру теплообменной текучей среды по обеим сторонам теплообменника для подаваемого воздуха (A) и теплообменника для выпускаемого воздуха (B), измеряют температуру подаваемой дополнительной энергии текучей среды, измеряют поток текучей среды, циркулирующий в цепи теплообмена, измеряют поток текучей среды, обходящий теплообменник для подаваемого воздуха, и измеряют поток текучей среды, подающий дополнительную энергию, для вычислений требуемой подачи дополнительной энергии и управления ею.

Поставленная задача решается также и тем, что устройство управления теплообменом в вентиляционном аппарате или в аппарате для кондиционирования воздуха, содержащее циркуляционный насос, цепь регенерации тепла на основе циркуляции текучей среды, содержащую теплообменники в потоках (A, B) подаваемого и выпускаемого воздуха, подводящую цепь для энергии дополнительного нагревания и дополнительного охлаждения, соединяемую с цепью регенерации тепла, средства для управления подачей дополнительной энергии, согласно изобретению содержит средства измерения для измерения температур и потоков теплообменной текучей среды и дополнительной энергии, а измерительные средства подсоединены к обоим средствам воздействия для управления подачей дополнительной энергии, с тем чтобы свести к минимуму подаваемую дополнительную энергию.

Оно также содержит средства для управления течением полного потока текучей среды, циркулирующего в цепи теплообмена, средство для измерения температуры теплообменной текучей среды по обеим сторонам теплообменника для подаваемого воздуха (A) и теплообменника для выпускаемого воздуха (B), средство для измерения температуры текучей среды, подающей дополнительную энергию, средство для измерения потока текучей среды, циркулирующего в цепи теплообмена, средство для измерения потока текучей среды, обходящего теплообменник для подаваемого воздуха, и средство для измерения потока текучей среды, подающего дополнительную энергию.

Циркуляционный насос выполнен с возможностью регулировки скорости нагнетания в цепи теплообмена.

Причем устройство может быть выполнено с возможностью управления подачей дополнительной энергии таким образом, что температура подаваемого воздуха (A) измеряется в пределах рабочего диапазона, в котором количество дополнительной энергии ограничено, а также выполнено с возможностью ограничения потока подаваемого воздуха (A) в пределах рабочего диапазона, в котором количество дополнительной энергии ограничено. При этом устройство приспособлено для работы таким образом, что когда система кондиционирования воздуха охлаждается, осушение воздуха прекращается или ограничивается посредством регулирования потока воздуха в аппарате в ответ на потребление энергии.

В случае способа и устройства для управления согласно изобретению может осуществляться тщательное регулирование температуры подаваемого воздуха, и при этом для работы с максимальной эффективностью может быть выполнена регенерация тепла, а летом и регенерация холода. Использование дополнительной энергии в системе может регулироваться, в работу устройства достаточно простым способом могут быть введены ограничивающие средства и средства, обеспечивающие определеные возможности, позволяющие проводить регулировку. С помощью этих средств могут быть установлены максимальные величины для использования энергии дополнительного нагревания или охлаждения в необычных ситуациях. Они особенно важны, поскольку тарифы на энергию, подсоединяемые нагрузки и/или размеры оборудования устанавливаются на основе максимальных величин.

Изобретение основано на простом понимании того, что регенерация тепла оптимальна, когда количество дополнительной энергии, подаваемой к цепи обратного потока, составляет минимальную величину, требуемую условиями работы. Фактически, вместо оптимизации работы по регенерации тепла сделана попытка свести к минимуму подачу дополнительной энергии. На практике это осуществляется таким образом, что измеряется поток текучей среды, циркулирующий в цепи регенерации тепла, а также его температура до и после обоих теплообменников. Когда известными самими по себе способами составлены алгоритмы управления для отношений этих величин, то далее можно понять, что обычное управление посредством обходного пути потока текучей среды с помощью клапана не приведет к оптимальному результату или к хорошей точности регулирования. Посредством управления циркуляцией полного потока текучей среды в теплообменной цепи работа может быть существенно улучшена. Управление может быть осуществлено способами, которые сами по себе известны; посредством бесступенчатого регулирования скорости вращения циркуляционного насоса или посредством двухскоростного мотора, путем дросселирования потока с помощью клапана и т. д. , в виде управления путем перепуска от подающей стороны насоса к его всасывающей стороне, либо в виде сочетания этих или иных способов управления, которые сами по себе известны.

Составление алгоритмов управления в значительной степени облегчается, а их точность повышается, если в дополнение к потокам и температурам текучей среды измеряются температуры воздуха Te1, Te2, Ts1 и Ts2 и поток дополнительной энергии, подаваемый к системе, т.е. текучей среды и его температуры на входе и выходе.

Определенное преимущество получается тогда, когда в потоках воздуха происходят фазовые превращения, - обычно конденсация пара и в редких случаях испарение воды, вызывающие резкие изменения характеристик теплообменника, в котором происходит фазовое превращение, а также теплового потока через упомянутый теплообменник. Это явление сразу же и четко будет видно в потоках энергии, но будет легко проходить незамеченным при измерении температуры воздуха. Относительно легко составить алгоритм, основанный на сравнении измеренных переменных, который позволяет откорректировать работу с тем, чтобы она была оптимальной.

Однако следует подчеркнуть, что, например, температуры воздуха представляют собой лишь вспомогательные переменные, которые не регулируются. В системе согласно изобретению, например, температура подаваемого воздуха, которая обычно регулируется, представляет собой лишь граничное условие, устанавливающее ограничения на управление потоками энергии. Температура поступающего воздуха, несомненно, также может контролироваться, но это осуществляется, например, в ответ на комнатную температуру и влечет за собой лишь изменение одного из граничных условий в отношении оптимизации потоков энергии и управления ими.

Таким образом, базовая концепция заключается в сведении к минимуму использования энергии посредством измерения параметров, влияющих на упомянутое использование, причем посредством их изменения согласно алгоритмам управления, иными словами контролируются потоки текучей среды, их температуры и отношения. При этом алгоритмы управления фактически основаны на отношениях энтальпических изменений.

Посредством применения этой базовой концепции дополнительные алгоритмы, ограничения и операции, которые не включены в обычную логику управления, легко могут быть введены в логику управления согласно настоящей системе. Например, в системе с изменяемым воздушным потоком ненужное осушение и бесполезное растрачивание эффективности охлаждения легко происходят тогда, когда температура подаваемого воздуха относительно низка, а содержание влаги высоко, например t_u = 22^oC, = 80% , что представляет собой случай, в основном соответствующий позднему летнему времени. При такой ситуации обычная логика управления осуществляет управление аппаратом для кондиционирования воздуха, с тем чтобы уменьшить мощность, потребляемую вентилятором, например, таким образом, чтобы температура подаваемого воздуха составляла 16^oC, а воздушный поток составлял 60% номинального воздушного потока. При этом количественными величинами, которые должны быть измерены, являются объемный поток V, а также начальная и конечная температуры T_s2 и t_s1 подаваемого воздуха.

Теперь проследим за фазовым превращением воздуха с помощью xh-диаграммы, представленной на фиг. 3. Согласно этой диаграмме поступающий воздух находится в точке A, где

температура t_sa = 22^oC;

содержание влаги X_A = 0,013 кг H₂O/кг сухого воздуха;

энтальпия h_A = 55 кДж/кг сухого воздуха;

воздушный поток V_A = 0,6 V₀ (V₀ - 100% воздушный поток)

Когда подаваемый воздух охлаждается, он вначале охлаждается сухим от точки A до точки B согласно фиг. 3. В этой точке температура составляет 18^oC, а воздух находится в его точке росы, т.е. относительная влажность составляет 100%. Когда охлаждение продолжается, начинается конденсация влаги из воздуха, т.е. содержание влаги в воздухе уменьшается и происходит выделение тепла. Согласно фиг. 3 воздух подвергается фазовому превращению от точки B до точки C, в которой:

температура t_sc = 16^oC;

содержание влаги X_c = 0,0115 кг H₂O/кг сухого воздуха;

энтальпия h_c = 46 кДж/кг сухого воздуха;

воздушный поток V_c = 0,6 V₀

Предположим, что тепловая нагрузка помещения с кондиционируемым воздухом такова, что воздух в помещении нагревается на 8^o, т.е. до 24^oC от точки C до точки D согласно фиг. 3

Мощность, требуемая для охлаждения, может быть вычислена по формуле

₁= V_A(hA -hc) = 0,6V_o(55-46) = 5,4V_o.

Мощность, обеспечиваемая для охлаждения помещения получается из формулы



В этой формуле C представляет собой удельную теплоемкость кДж/кг ^oC воздуха.

При более тщательном рассмотрении фазового превращения A___ B___ C, видно, что при охлаждении от точки A до точки B, т.е. при разности температур t = 22-18 = 4^oC, требуется мощность h = 55-51 = 4кДж/кг. С другой стороны, при охлаждении от точки B до точки C, т.е. при разности температур t = 18-16 = 2^oC требуется мощность h = 51-46 = 5 кДж/кг. Это обусловлено теплом, выделяемым паром, конденсируемым между точками B и C. Таким образом, при чрезмерном осушении расходуется такая же мощность, как при понижении температуры.

Устройство согласно изобретению способно обеспечивать минимальную энергию даже и в этом случае. Когда энергия, подводимая к устройству, измеряется, например, путем измерения потока текучей среды, подаваемого к устройству, а также его температур на входе и на выходе, узел управления может быть запрограммирован на основе измеренных сигналов, с тем чтобы вычислить мощность, используемую на охлаждение, из формулы



где

- масса потока текучей среды, кг/с;

c_n - удельная теплоемкость текучей среды, кДж/кг^oC;

t_n1, t_n2 - температура текучей среды на входе и на выходе, ^oC.

Полученная величина по существу та же, что и вычисленная выше величина ₁. Эта величина сравнима с потребляемой мощностью, соответствующей сухому охлаждению, которая вычисляется узлом управления на основе измеренного потока подаваемого воздуха, а также начальной и конечной температур подаваемого воздуха, по формуле:



Когда узел управления определяет, что 3 = 1 = 5,4V_o больше, чем 4 = 3,6V_o, он переходит к блоку, где конечная температура воздуха повышена, а объемный поток одновременно увеличен, например таким образом, что температурный градиент в 1^o соответствует 10%-му увеличению потока воздуха. Когда при управлении достигается конечная температура 18^oC, он устанавливает, что и в этой ситуации никакого осушения не выполняется и регулирование прекращается. Воздушный поток может контролироваться, с тем чтобы он был надлежащим, либо узел управления может вычислить его по формуле



В этом случае мощность, расходуемая в системе на охлаждение, такова



Очевидно, что при оптимизации подобным образом устройство потребляет меньшую, более чем на 10%? мощность охлаждения, чем устройства, управляемые посредством известных способов управления, т.е.

Выше логика регулирования для ясности приведена в виде законченной расчетной формулы. В действительности большинство выражений, относящихся к регулированию, получается из памяти программы в качестве постоянных выражений (например, 5/1 = 4,8/5,4 = 0,89 регулируемых переменных и т.д. Вместо измеренных переменных [например, V_i = V_i(t_SA)] могут быть использованы законченные расчетные матрицы или кривые регулирования, и т.д.

На практике конечная температура воздуха повышается посредством ограничения потока массой cV_o), дополнительной охлаждающей текучей среды, подаваемой к цепи рециркуляции текучей среды (приведенная выше формула для 3), в результате чего температура в цепи рециркуляции текучей среды увеличивается, что приводит к увеличению конечной температуры подаваемого воздуха, в результате чего увеличивается поток подаваемого воздуха и так далее. Как будет видно, что корреляции довольно сложны и изложить их кратко, за исключением принципа, невозможно.

Однако важно то, что в типичном случае оптимизация невозможна без измерения и определения потоков энергии.

Такая логика также может быть встроена и в устройства, отличающиеся от устройств для циркуляции текучей среды. Однако измерение энергии не происходит само по себе, а должно быть по отдельности введено в нагревательные и охлаждающие цепи, что позволит легче выяснить, что достигнутая экономия недостаточна для того, чтобы оплатить дополнительные капитальные расходы.

Многие другие операции могут быть введены "бесплатно" в качестве программного обеспечения своевременных узлов управления. Ограничение пиковой мощности, сообщения о потреблении энергии, оценка необходимости таяния или регулирования таяния и т.д. не требуют какого-либо дополнительного оборудования.

Изобретение также относится к управляющему устройству, предназначенному для осуществления способа согласно изобретению.

Далее изобретение будет раскрыто более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 представлено схематическое изображение известного управляющего устройства в аппарате для кондиционирования воздуха;

на фиг. 2 - один из предпочтительных вариантов осуществления управляющего устройства согласно изобретению;

на фиг. 3 - диаграмма, иллюстрирующая фазовое превращение воздуха.

Известное устройство, показанное на фиг. 1, имеет отдельные теплообменники 1 и 2 для подаваемого воздуха A и выпускаемого воздуха B, и теплообменную трубопроводную систему 4 между ними, включающую в себя насос 3 для циркуляции теплообменной текучей среды в замкнутой цепи. Трубопроводная система включает в себя клапан 5 для проводящей части потока текучей среды за теплообменником 1 или теплообменником 2. Для регулирования конечной температуры подаваемого воздуха в потоке подаваемого воздуха создан излучатель 8 остаточной теплоты.

На фиг. 2 представлена схема управления, которая почти идеальна в отношении использования энергии для аппаратов, предназначенных для кондиционирования воздуха, согласно финской заявке на патент 915511.

В управляющем устройстве, показанном на фиг. 2, для соответствующих деталей использованы одинаковые номера позиций. Впускной канал теплообменной трубопроводной системы 4, который ведет к теплообменнику 1, посредством клапана 7 соединен с источником тепла 8 и источником охлаждения 9. Управляющее устройство включает в себя несколько измерительных средств для измерения температур и объемов потока, и узел управления 26, куда поступают данные измерений, что ниже будет разъяснено более подробно. Управляющее устройство дополнительно включает в себя несколько клапанов с приводными устройствами, управление которыми осуществляется управляющим узлом.

Устройство действует таким образом, что насос 3 осуществляет циркуляцию теплообменной текучей среды по трубопроводной системе 4 и теплообменникам 1, 2. В условиях частичной нагрузки рабочие характеристики устройства могут регулироваться проводящей частью потока текучей среды с помощью трехходового клапана 5 за теплообменником 1 или уменьшением циркуляции общего потока текучей среды в устройстве посредством возвращения части потока текучей среды, создаваемого насосом 3 непосредственно от подающей стороны к всасывающей стороне через клапан 6.

Когда мощность теплообменников 1 и 2 недостаточна для сохранения желаемой температуры 10" подаваемого воздуха, при необходимости открывается клапан 24, ведущий к источнику тепла 8, или клапан 25, ведущий к источнику охлаждения 9. Количество охлаждающей или нагревающей текучей среды, подаваемой к циркуляционной трубопроводной системе 4, регулируется трехходовым клапаном 7. Естественно, что клапаны 24, 25 также могут быть использованы непосредственно для регулирования.

В целях регулирования температуры 14", 15", 16", 17" измеряются термостатами 14, 15, 16, 17 по обеим сторонам теплообменников 1 и 2, а температура 18" текучей среды, подводящей дополнительную энергию, измеряется термостатом 18. Кроме того, поток 19" текучей среды, циркулирующей в трубопроводной системе 4, измеряется измерительным устройством 19, поток 20", обходящий теплообменник 1, измерительным устройство 20, а поток 21", подводящий дополнительную энергию, измерительным устройством 21.

Измеренные величины подаются к узлу управления 26, который вычисляет потоки энергии, проходящие в различных участках устройства, а также потоки энергии, подаваемые к устройству и отводимые от него на основе потоков текучей среды и температур, и в ответ на них обеспечивает оптимизацию работы.

Узел управления управляет работой клапанов 5, 6, 7 посредством управляющих сигналов 7", 22", 23" к серводвигателям 22, 23, 27 таким образом, что поток дополнительной энергии, подаваемый через клапан 7, достигает своего минимального значения. Обработка управляющих сигналов может быть основана на предварительно запрограммированных алгоритмах или логических функциях узла управления.

Измерение потоков 21" и 20" текучей среды, а также температуры 18 необязательно. Однако оно значительно облегчает составление алгоритмов и исключает чрезмерные запаздывания обратной связи управления. Посредством потока 21" текучей среды и температуры 18" также легко определить операции по ограничению использования энергии.

Значения температур 11", 12", 13", измеренные термостатами 11, 12, 13, для реального управления необязательны, однако они позволяют создать различные предваряющие и ограничительные функции, и операции, которые могут иметь отношение к сдвигам температур 11" и/или 12", регулированию по производной влияния конденсации 10" и 11" или 12" и 13" и т.д.

Естественно, что управление может быть осуществлено обратным образом, так что температуры 10", 11", 12", 13", воздуха и воздушные потоки, например, используются в качестве измеренных переменных, в то время как температуры 14", 15", 17", 16", 18" среды и потоки 19, 20, 21 среды используются в качестве корректирующих переменных и вспомогательных переменных. Важно то, что управление основано на регулировании потоков энергии и их отношений, а также на сведении к минимуму количества подаваемой дополнительной энергии.

Выше изобретение разъяснено со ссылками на вариант осуществления согласно фиг. 2. Он в целом относится к теплообмену при вентиляции и кондиционировании воздуха. В случае, например, соответствующем фиг. 1, энергия, подаваемая к радиатору 8 остаточного тепла, может представлять собой количество энергии, которое должно быть сведено к минимуму.

Изобретение может быть осуществлено во всех устройствах для регенерации тепла, основанных на циркуляции текучей среды, а в ограниченной степени также и к другим устройствам.

Кроме того, изобретение может быть осуществлено более простым способом, чем тот, который представлен на фиг. 2, например, за счет того, что в него не включаются измерительные устройства 18, 21 для измерения потока текучей среды и температуры дополнительной энергии, чем уменьшается количество точек измерения температур воздуха 11, 12, 13 и потоков текучей среды 20, 21. При этом предполагается, что вычисление этих переменных запрограммированно или затабулировано в узле управления. С другой стороны, могут быть добавлены операции, которые сами по себе известны; например, может быть добавлена компенсация контрольной величины 10" подачи воздуха на основе наружной температуры или температуры помещения, к работе клапана 5 и/или насоса 3 может быть добавлено оттаивание теплообменника 2 и т.д. Важно то, что устройство включает на себя оборудование и операции, необходимые для измерения и управления потоками энергии, циркулирующими в устройстве или подаваемыми к нему. Естественно, все они включены в объем изобретения.

Чертежи и относящееся к ним описание предназначены лишь для иллюстрации концепции изобретения. Что касается деталей способа и устройства согласно изобретению, то в объеме пунктов формулы изобретения они могут значительно меняться.