空調輔助降溫換熱裝置的節能控制方法
2023-05-28 20:02:56
專利名稱：空調輔助降溫換熱裝置的節能控制方法
技術領域：
本發明涉及室內空間降溫技術領域，尤其是一種空調輔助降溫換熱裝置 的節能控制方法，主要適用於對全年有冷負荷需求房間中的輔助降溫換熱裝 置的控制，即用於把室外空氣的冷量交換給室內空氣達到降低室內溫度的目 的。
背景技術：
目前，對於全年有冷負荷的房間在設計上往往釆用空調製冷來降低室內 溫度，使設備運行於合適的溫度範圍。以通訊基站為例，為節能降耗考慮， 開始採用空調+新風的方式，在冬季和春秋季節，當室外溫度比較低的時候， 引入室外低溫的空氣進入室內，從而降低通訊基站室內溫度，減少空調的開 機時間，減少電能的消耗。由於室外新風存在灰塵等雜質，所以在引入新風 過程中，必須釆取過濾除塵的措施，但是過濾網經過一段時間的使用會積塵 而影響新風的引入，需要人工定期的清洗處理。由於很多通訊基站地處偏遠， 所以這種設備維護是很困難的。又由於外界的空氣即使經過除塵處理，空氣 中的潮溼水汽仍然可以帶進通訊基站房間。我們知道通訊設備運行對溼度的 要求比較高，盲目的從室外引入空氣很容易造成溼度超標(溼度高於設備許 可的溼度範圍或者低於設備許可的溼度範圍)的風險。
為了避免引入空氣而帶來的麻煩，有些公司釆用換熱器進行熱交換對通 訊基站降溫。這種降溫換熱裝置一般包括一個殼體， 一個換熱器或二個以上 的換熱器組合，室內側空氣驅動風機，室外側空氣驅動風機等，當室外側空 氣溫度低於室內側溫度時，通過風機驅動室內側的空氣和室外側的空氣進行 換熱，從而把室內側的冷負荷通過室外低溫空氣來承擔。但目前換熱器的運 行還是釆用原有空調+換熱的運行方式，往往在室外溫度低到換熱器能夠獨 立承擔通訊基站冷負荷的情況下，才開啟換熱器，同時關閉空調器。這樣雖 然有一定的節能效果，但是並沒有充分發揮換熱器的節能潛力，同時由於當 室外溫度很低時，如北方冬季出現零度以下的室外空氣溫度，常常低於通訊 基站空間的露點溫度，所以當換熱器把過多的熱量帶到室外時，有可能出現室內溫度低於露點溫度，從而使房間內的相對溼度非常高，甚至高於設備能 夠承受的溼度，從而給設備運行帶來風險。
即使在釆用基站空調和輔助降溫換熱裝置同時製冷的情況下，現有的設 備往往用人為設置的方式，採用一個固定的開啟設定溫度或者開啟設定溫 差，當開啟溫差設定的較低時，由於輔助降溫換熱裝置在小溫差下能效比較 小，可能該能效比還要小於空調該溫度下的能效比(基站空調在室內溫度大 於室外溫度的情況下，能效比會有顯著的提高)，這樣以節能為目的的輔助 降溫換熱裝置消耗相同的電能得到的冷量會小於基站空調消耗同樣電能的 製冷量，也即造成了能源的浪費。當設定的溫差偏大時，又錯過了開啟輔助 降溫換熱裝置的時機，使輔助降溫換熱裝置的能效已經大於空調能效，卻仍 然處於停機狀況， 一方面減小了節能的量，同時也減小了輔助降溫換熱裝置 使用的範圍(通過技術經濟核算，開啟的時間越長，投資回收率會越高，也 即同樣氣候條件下，適用範圍越廣)。釆用人為設定的方式很難確定出恰到 好處的設定溫度值，而且，由於不同的換熱器形式，不同的風量設置會使不 同的產品有不同的換熱特性，所以人為的設定溫度的方式更加不能符合高效 節能的需求。因此，如何確定輔助降溫換熱裝置的開機和停機時間，是提高 不同氣候條件下節能效率和節能效果的關鍵。
在設備配置方面，除了新增的設備房間會同時配備空調和輔助降溫換熱 裝置以外，大量的設備採購都是在原有的空調基礎上增加輔助降溫換熱裝 置，由於原有的空調可能通過不同的公司釆購，且採購的批次，系列，版本 各不相同，所以很難找到一個輔助降溫換熱裝置的方案合適所有原有的系 統，所以在設計時會遇到極大的困難，這樣對輔助降溫換熱裝置的適應性和 通用性提出了很高的要求。
發明內容
本發明的目的旨在提供一種空調輔助降溫換熱裝置的節能控制方法，它
能精確判斷輔助降溫換熱裝置最節能的開停時間，從而實現高效節能；同時 能夠使輔助降溫換熱裝置更好的適應不同的空調設備，與空調設備配合使 用，以克服現有技術中的不足之處。
按此目的設計的一種空調輔助降溫換熱裝置的節能控制方法，輔助降 溫換熱裝置包括室內空氣風機、換熱器和室外空氣風機，兩個風機分別驅動 室內外空氣在換熱器中進行熱交換，把室外空氣的冷量交換給室內空氣，同 時把室內的熱量帶出，其特徵是所述的節能控制方法包括以下步驟
a、 選擇進入節能換熱模式；
b、 測量室內空氣溫度和室外空氣溫度，計算室內外溫差；c、根據輔助降溫換熱裝置溫差-能效比圖查出在該室內外溫差時輔助降
溫換熱裝置能效比，根據空調溫差-能效圖查出在該室內外溫差時空調設備能 效比，當輔助降溫換熱裝置能效比大於等於空調設備能效比時，開啟輔助降
溫換熱裝置；當輔助降溫換熱裝置能效比小於空調設備能效比時，關閉輔助降 溫換熱裝置。
所述輔助降溫換熱裝置具有九種運行模式，即室內外循環風機風速分別 為外高內高(Ell)、外高內中(E12)、外高內低(E13)、外中內髙(E21)、 外中內中(E22)、外中內低(E23)、外低內高(E31)、外低內中(E32)、外 低內低(E33);在各種運行模式的溫差-能效比圖中，查出各種運行模式下在 該室內外溫差時輔助降溫換熱裝置最高能效比(Exy)，根據空調溫差-能效圖 查出該室內外溫差時空調設備能效比，當輔助降溫換熱裝置最高能效比Uxy)
大於等於空調設備能效比時，開啟輔助降溫換熱裝置；當輔助降溫換熱裝置 最高能效比(Exy)小於空調設備能效比時，關閉輔助降溫換熱裝置。
當室內空氣溫度小於用戶設定室內最低溫度值時，關閉輔助降溫換熱裝 置。所述的空調設備能效比為用戶設定的固定值。
本發明能精確判斷輔助降溫換熱裝置最節能的開停時間，從而實現高效 節能;同時能夠使輔助降溫換熱裝置更好的適應不同的空調設備，與空調設
備配合使用；強化了輔助降溫換熱裝置的適應性和通用性。
圖l是室內溫度一定時，不同溫差情況下空調設備和輔助降溫換熱裝置
的能效比曲線示意圖2是不同溫差時，不同運行模式能效比曲線的示意圖3是輔助降溫換熱裝置的開機控制流程框圖。
圖中I為空調設備在不同溫差情況下的能效比曲線，r為空調設備釆
用固定能效比時的曲線，n為輔助降溫換熱裝置在不同溫差情況下的能效比
曲線，ffl為輔助降溫換熱裝置在內低外低模式下的能效比曲線，TO為採用 固定的空調設備能效比E2=4.1時的溫差值，Tl為空調設備與輔助降溫換熱 裝置在內高外高時能效比相同的溫差值，T2為空調設備與輔助降溫換熱裝 置在內低外低時能效比相同的溫差值。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的描述。 實施例一是採用本發明披露的控制方法的一種輔助降溫換熱裝置，輔助 降溫換熱裝置安裝在房間內或者房間外，包括室內空氣風機、換熱器和室外空氣風機，兩個風機分別驅動室內外空氣在換熱器中進行熱交換，使室外溫 度低的空氣把室內的熱量帶出，從而降低房間內的溫度。其中換熱器為空氣 -空氣熱交換器，包括平板層疊式換熱器，平行流道換熱器、轉輪式空氣熱 交換器和熱管熱交換器，優選平板層疊式熱交換器和熱管熱交換器。本實施 例一的換熱器採用的是層疊式平板換熱器。如圖1所示，圖中橫坐標是室內 外的溫差(室內溫度減去室外溫度的差值)，縱坐標是能效比，曲線I表示
空調設備在不同溫差情況下的能效比，曲線r表示空調釆用固定能效比時 曲線，曲線n表示輔助降溫換熱裝置在不同溫差情況下的能效比，從圖中可 以看出，輔助降溫換熱裝置溫差較小時，能效比非常小，隨著溫差的增大從
無到有，並且，在溫差達到T1以前，輔助降溫換熱裝置能效比E1都要小於 空調設備能效比E2，所以在溫差小於T1時，開輔助降溫換熱裝置消耗同樣
的電能，所產生的冷量要小於空調。對系統不了解的用戶，往往拿空調標準
工況下(內27外32 )的能效作為開啟輔助降溫換熱裝置的參考能效，其實， 我們可以看出室外溫度降低後，特別是室外溫度低於室內溫度時，空調的能 效是明顯上升的，這樣往往造成了過早開機，使得實際運行中開輔助降溫換 熱裝置消耗同樣的電能，所產生的冷量要小於空調。
輔助降溫換熱裝置有內外循環風機，風機的轉速不同，使得輔助降溫換 熱裝置運行有多種不同的形式，文中提到的Bl模式一般為最常用的內外都 釆用高風的模式，即E11模式。輔助降溫換熱裝置一般有九種不同運行模式， 即室內外循環風機風速分別為外高內高Ell、外高內中E12、外高內低E13、 外中內高E21、外中內中E22、外中內低E23、外低內高E31、外低內中E32、 外低內低E33，在各種運行模式中，內外空氣的循環量不同，風機的電機的 耗電量也不一樣，所以造成了製冷量和能效的不同，而E1(E11)模式採用 內外雙高風速運行， 一般是製冷量最大，而能效比最小；對於不同的輔助降 溫換熱裝置具體那一種模式的能效比最高，要看具體的情況。按照本實施例 一，釆用E33 (即內低外低時)模式採用內外雙低風速運行時，能效比是最 高的，如圖2所示，曲線m為輔助降溫換熱裝置在內低外低E33模式時的能 效比，從圖上可以看出，曲線m在達到相同能效比時，需要的溫差總是小於 曲線n。 T2為曲線m與曲線I空調在不同溫差情況下的能效比E2的交點， 即在溫度為T2時，輔助降溫換熱裝置的能效比和空調能效比相同，即可以 開啟輔助降溫換熱裝置。從圖2可以看出T2小於T1，也即按照E33模式運 行，可以比按照E11模式運行更早開啟輔助降溫換熱裝置。
圖3是輔助降溫換熱裝置的開機控制流程框圖，實施例一中空調設備能 效比E卩採用了固定值，由於空調運行時間較長，設定的E2值為4.1,輔助 降溫換熱裝置的運行步驟包括a、 選擇進入節能換熱模式；
b、 測量室內空氣溫度T內和室外空氣溫度T外，計算室內外溫差T差；
c、 根據輔助降溫換熱裝置溫差-能效比圖查出在該室內外溫差時輔助降 溫換熱裝置能效比El,根據空調溫差-能效圖査出在該室內外溫差時空調設 備能效比E2-4.1,當E1大於等於E2-4.1時，開啟輔助降溫換熱裝置；
d、 當El小於E2-4.1時，關閉輔助降溫換熱裝置。
如圖1中r曲線和n曲線的交點，T0為採用固定E2-4. 1時的溫差值， 當溫差大於等於TO時，滿足輔助降溫換熱裝置的開啟條件，內外風機開啟。 實施例二是釆用多種運行模式的一種輔助降溫換熱裝置，設置有九種運 行模式，即室內外循環風機風速分別為外高內高Ell、外高內中E12、外高 內低B13、外中內髙E21、外中內中E22、外中內低E23、外低內高E31、外低 內中E32、外低內低E33，輔助降溫換熱裝置的運行步驟包括
a、 選擇進入節能換熱模式；
b、 測量室內空氣溫度T內和室外空氣溫度T外，計算室內外溫差T差；
c、 根據輔助降溫換熱裝置九種不同運行模式中各溫差-能效比圖，即圖 2中曲線ffl，查出在該室內外溫差時輔助降溫換熱裝置能效比最髙為E33， 根據空調溫差-能效圖查出在該室內外溫差時空調設備能效比E2，當E33大 於等於E2時，即溫差大於等於T2時開啟輔助降溫換熱裝置；
d、 當E33小於E2時，即溫差小於T2時關閉輔助降溫換熱裝置；
e、 當室內溫度T內低於T低-10度時，關閉輔助降溫換熱裝置。 T低為用戶設定室內最低溫度值，設備房間內的溫度並非越低越好，過
低的溫度會引起出風口溫度低於室內空氣的露點溫度，所以用戶根據室內許 可的溼度設定T低，可以保證設備房間內空氣溫度溼度符合設備運行要求。 當房間內溫度達到T低時，停止降溫換熱裝置運行，實施例二中T低為室內 溫度等於10度。
此外，根據輔助降溫換熱裝置九種不同運行模式中各溫差-能效比閣， 查出在該室內外溫差時輔助降溫換熱裝置最高能效比Exy，根據空調溫差-能效圖查出在該室內外溫差時空調能效比E2，當Exy大於等於B2時，開啟 輔助降溫換熱裝置；當Exy小於E2時，關閉輔助降溫換熱裝置。空調設備 能效比E2為用戶設定的固定值，對於新設備用戶可以設置較高的能效比E2, 對於運行時間長的設備可以設置較低的能效比E2，使輔助降溫換熱裝置較 早開啟。本實施例二採用的換熱器是熱管換熱器，其中加熱段在室內循環空 氣側，冷凝段為室外循環空氣側，熱管採用的是銅管+鋁箔翅片形式。
以上所說明的附圖及實施例是對本發明的進一步理解，構成本申請的一 部分，屬示意性實施例，用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。
權利要求
1. 一種空調輔助降溫換熱裝置的節能控制方法，輔助降溫換熱裝置包括室內空氣風機、換熱器和室外空氣風機，兩個風機分別驅動室內外空氣在換熱器中進行熱交換，把室外空氣的冷量交換給室內空氣，同時把室內的熱量帶出，其特徵是所述的節能控制方法包括以下步驟a、選擇進入節能換熱模式；b、測量室內空氣溫度(T內)和室外空氣溫度(T外)，計算室內外溫差(T差)；c、根據輔助降溫換熱裝置溫差-能效比圖查出在該室內外溫差(T差)時輔助降溫換熱裝置能效比(E1)，根據空調溫差-能效圖查出在該室內外溫差(T差)時空調設備能效比(E2)，當輔助降溫換熱裝置能效比(E1)大於等於空調設備能效比(E2)時，開啟輔助降溫換熱裝置；當輔助降溫換熱裝置能效比(E1)小於空調設備能效比(E2)時，關閉輔助降溫換熱裝置。
2、 根據權利要求l所述空調輔助降溫換熱裝置的節能控制方法，其特 徵是所述輔助降溫換熱裝置具有九種運行模式，即室內外循環風機風速分 別為外高內高(Ell)、外高內中(E12)、外高內低(E13)、外中內髙(E21)、 外中內中(E22)、外中內低(E23)、外低內高(E31)、外低內中(E32)、外 低內低(E33);在各種運行模式的溫差-能效比圖中，査出各種運行模式下在 該室內外溫差時輔助降溫換熱裝置最高能效比(Exy)，根據空調溫差-能效圖 查出該室內外溫差時空調設備能效比，當輔助降溫換熱裝置最高能效比(Exy) 大於等於空調設備能效比時，開啟輔助降溫換熱裝置；當輔助降溫換熱裝置 最高能效比(Exy)小於空調設備能效比時，關閉輔助降溫換熱裝置。
3、 根據權利要求1或2任一所述空調輔助降溫換熱裝置的節能控制方 法，其特徵是所述的控制步驟還包括當室內空氣溫度小於用戶設定室內最 低溫度值時，關閉輔助降溫換熱裝置。
4、 根據權利要求3所述空調輔助降溫換熱裝置的節能控制方法，其特 徵是:所述的空調設備能效比為用戶設定的固定值。
全文摘要
一種空調輔助降溫換熱裝置的節能控制方法，輔助降溫換熱裝置包括室內空氣風機、換熱器和室外空氣風機，兩個風機分別驅動室內外空氣在換熱器中進行熱交換，把室外空氣的冷量交換給室內空氣，同時把室內的熱量帶出，其節能控制方法包括以下步驟a.選擇進入節能換熱模式；b.測量室內空氣溫度和室外空氣溫度，計算室內外溫差；c.根據輔助降溫換熱裝置溫差-能效比圖查出在該室內外溫差時輔助降溫換熱裝置能效比，根據空調溫差-能效圖查出在該室內外溫差時空調設備能效比，開啟或關閉輔助降溫換熱裝置。本發明能精確判斷輔助降溫換熱裝置最節能的開停時間，從而實現高效節能；同時能夠使輔助降溫換熱裝置更好的適應不同的空調設備，與空調設備配合使用；強化了輔助降溫換熱裝置的適應性和通用性。
文檔編號F24F11/00GK101520223SQ20091003820
公開日2009年9月2日 申請日期2009年3月21日 優先權日2009年3月21日
發明者陽 劉, 劉智勇, 姜鳳華, 易萬權, 曾興旺, 李麗嶺, 程宏理 申請人:廣東美的電器股份有限公司