Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам



Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам
Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам
Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам
Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам
Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам
Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам
Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам
Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам
Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам
Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам
Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам

 


Владельцы патента RU 2463524:

Харламов Георгий Вадимович (RU)

Изобретение относится к автоматическому управлению системой кондиционирования в целях поддержания заданного температурно-влажностного режима в помещениях. Сущность заключается в том, что на основании измеренных тепловлажностных параметров и расходов забираемого наружного, приточного и удаляемого воздуха, а также вычисленных в блоке автоматизации и управления тепло- и влаговыделений в помещении, зоны и параметров воздуха в контрольной точке функционирование блока автоматизации и управления организовано на двух уровнях таким образом, что на первом уровне выполняются необходимые измерения параметров забираемого наружного, приточного и удаляемого воздуха, вычисляются тепло- и влагоизбытки в помещении, параметры воздуха в опорных точках, класс тепловлажностных нагрузок, вычисляются границы зон изменения параметров наружного воздуха и определяется конкретная расчетная зона, в пределах которой находятся текущие параметры наружного воздуха, устанавливается соответствующая этой расчетной зоне контрольная точка и далее в зависимости от комбинации класса тепловлажностных нагрузок и расчетной зоны устанавливается соответствующий технологический режим работы кондиционера, предусматривающий использование воздуха I и II рециркуляции посредством подключения соответствующих регулирующих органов аппаратов тепловлажностной обработки воздуха, а на втором уровне для установленного технологического режима работы обеспечивается регулирование для поддержания заданных параметров воздуха в помещении посредством воздействия на регулирующие органы аппаратов для обработки воздуха. При работе в автоматическом режиме поддержания температурно-влажностного режима (ТВР) в помещении обеспечивается оптимальное, из условий энергосбережения, потребление различных видов энергии. Регулирование параметров внутреннего воздуха происходит по их отклонению от требуемых значений. Применение данного способа дает возможность учитывать класс ТВН и предусматривает использование воздуха I и II рециркуляции, а также повышает точность поддерживаемых параметров в помещении за счет программного способа управления. 4 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к круглогодичному кондиционированию воздуха при работе в автоматическом режиме поддержания температурно-влажностного режима (ТВР) в помещении, обеспечивающем оптимальное потребление различных видов энергии.

Известен способ автоматического управления параметрами воздуха в помещении (а.с. СССР №576496, МКИ F24F 11/06), заключающийся в том, что автоматическое управление параметрами воздуха в помещении осуществляется путем измерения и регулирования энтальпии, влагосодержания и расходов внутреннего, приточного и наружного воздуха. Регулирование осуществляется по отклонению текущих значений энтальпии и влагосодержания внутреннего воздуха от их экстремальных значений, которые находятся на границе зоны допустимых параметров.

Недостатки данного способа:

- исходными данными для регулирования являются экстремальные значения, находящиеся на границе зоны допустимых параметров;

- низкая точность получения оптимальных параметров;

- регулирование параметров воздуха осуществляется по двум каналам и не используются каналы регулирования расхода наружного и рециркуляционного воздуха;

- не учитываются изменения тепловлажностных нагрузок (ТВН) в помещении.

Известен способ управления параметрами воздуха (патент РФ №2350850, МПК F24F 11/06, приоритет от 30.11.2007) - ближайший аналог, заключающийся в том, что автоматическое управление параметрами воздуха в помещении осуществляется путем измерения и регулирования энтальпии, влагосодержания и расходов внутреннего, приточного и наружного воздуха на основании их обработки в блоке оптимизации и формирования команд, в котором вычисляются тепло- и влаговыделения в помещении, зоны, параметры воздуха в контрольной точке, определяется технология обработки воздуха в кондиционере и включается режим работы кондиционера, обеспечивающий оптимальный способ обработки воздуха, а регулирование параметров внутреннего воздуха осуществляется по их отклонению от параметров в контрольной точке.

Недостаток данного способа:

- не используется в работе СКВ рециркуляционный воздух;

- не учтены классы тепловлажностных нагрузок (ТВН).

Целью предлагаемого изобретения является создание способа автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам, основанной на двухуровневой системе функционирования блока автоматизации и управления учитывающей класс ТВН и предусматривающий использование воздуха I и II рециркуляции.

Поставленная цель достигается путем организации двухуровневой системы функционирования блока автоматизации и управления таким образом, что на первом уровне выполняются необходимые измерения параметров забираемого наружного, приточного и удаляемого воздуха, вычисляются тепло- и влагоизбытки в помещении, параметры воздуха в опорных точках, класс тепловлажностных нагрузок, вычисляются границы зон изменения параметров наружного воздуха и определяется конкретная расчетная зона, в пределах которой находятся текущие параметры наружного воздуха, устанавливается соответствующая этой расчетной зоне контрольная точка и далее в зависимости от комбинации класса тепловлажностных нагрузок и расчетной зоны устанавливается соответствующий технологический режим работы кондиционера, предусматривающий использование воздуха I и II рециркуляции посредством подключения соответствующих регулирующих органов аппаратов тепловлажностной обработки воздуха, а на втором уровне, для установленного технологического режима работы, обеспечивается регулирование для поддержания заданных параметров воздуха в помещении, посредством воздействия на регулирующие органы аппаратов для обработки воздуха.

Таким образом, предлагаемый способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха позволяет оптимизировать расходы различных видов энергии и технологических сред (электроэнергии, воздуха и тепло- и хладоносителей) за счет организации двухуровневой системы функционирования блока автоматизации и управления, позволяющей использование воздуха I и II рециркуляции в зависимости от класса ТВН.

Анализ аналогов показал, что предлагаемое техническое решение является новым. Новизна предлагаемого способа автоматического управления системой кондиционирования воздуха заключается в двухуровневой организации функционирования блока автоматизации и управления, в результате которой последовательно выполняется комплекс мероприятий, зависящих от комбинации расчетной зоны и класса тепловлажностных нагрузок, учитывающего необходимость использования рециркуляционного воздуха. Комбинация расчетной зоны и класса тепловлажностных нагрузок является основанием для формирования технологического процесса обработки воздуха.

Таким образом, заявляемое изобретение характеризуется новизной существенного признака, дающего положительный эффект, и характеризуется признаками соответствия критерию «изобретательский уровень».

На фиг.1 представлена блок-схема алгоритма технологического процесса обработки воздуха в кондиционере. Комплекс мероприятий, выполняемых в блоках с 1 по 7, составляют первый уровень управления.

В блоке 1 выполняется:

- установка требуемой температуры внутреннего воздуха в обслуживаемом помещении tтреб;

- установка требуемой относительной влажности внутреннего воздуха в обслуживаемом помещении φтреб;

- установка минимального расхода Gmin наружного воздуха;

- установка максимального расхода Gмах наружного воздуха.

В блоке 2 система управления посредством опроса измерительных датчиков производит замер параметров наружного, приточного и удаляемого воздуха. Выполняется сбор данных о:

- температуре наружного воздуха tнар;

- относительной влажности наружного воздуха φнар;

- температуре внутреннего воздуха в обслуживаемом помещении tпом;

- относительной влажности воздуха в обслуживаемом помещении φпом;

- расходе наружного воздуха Gнар;

- температуре приточного воздуха tпр;

- относительной влажности приточного воздуха φнар;

- расходе приточного воздуха Gпр;

- температуре удаляемого воздуха tуд;

- относительной влажности удаляемого воздуха φуд;

- расходе удаляемого воздуха Gуд;

- расходе воздуха первой рециркуляции Gрец1;

- расходе воздуха второй рециркуляции Gрец2;

- барометрическом давлении Pб;

- температуре воды в воздухоохладителе Тв.

В блоке 3 выполняется расчет текущих значений тепло- и влагоизбытков в помещении:

Δq=Gпр×(Iкт-Iпр); Δw=Gпр×(dкт-dпр)

В блоке 4 вычисляются параметры в опорных точках. Вычислив значения Δq и Δw, и зная минимальный и максимальный расход наружного воздуха, параметры в опорных точках H1min, H2min, Н3min, H4min, H1max, H2max, H3mах, Н4mах рассчитываются по следующим формулам:

где опорные точки H1min, H2min, H3min, H4min характеризуют параметры воздуха при минимальном расходе воздуха; опорные точки H1max, H2max, Н3mах, Н4mах характеризуют параметры воздуха при максимальном расходе воздуха; Gmin и Gmax - соответственно минимально неизбежный и максимально целесообразный расход наружного воздуха. На термодинамических схемах возможно различное расположение опорных точек H1min, H2min, H3min, H4min, H1max, H2max, Н3mах, Н4mах относительно линии φ=100%, влияющих на определение класса ТВН.

Определение класса ТВН выполняется в блоке 5.

Для I класса ТВН должны выполняться следующие условия: φH1min<1, φH2min<1, φH3min<1, φH4min<1, φH1max<1, φH2max<1, φH3max<1, φH4max<1.

Для II класса ТВН должны выполняться следующие условия:

H1min>1, φH2min>1, φH3min>1, φH4min>1, φH1max>1, φH2max>1, φH3max>1, φH4max>1.

Для III класса ТВН должны выполняться следующие условия:

H1min>1, φH2min>1, φH3min>1, φH4min>1, φH1max>1, φH2max>1, φH3max>1, φH4max>1.

В блоке 6 определяется принадлежность параметров наружного воздуха к расчетной зоне ТДМ. Условия попадания параметров наружного воздуха в ту или иную зону представлены в табл.1 и табл.2.

В блоке 7 определяются параметры воздуха в контрольной точке, в области требуемых параметров воздуха в помещении. Данные параметры приведены в табл.1 и табл.2.

В блоке 8 - определяющем второй уровень управления, выполняется регулирование для поддержания заданных параметров воздуха в помещении посредством воздействия на регулирующие органы аппаратов для обработки воздуха. На основании программы, заложенной в блоке автоматизации и управления, подаются команды на автоматическое регулирование и управление исполнительными механизмами, соответствующие установленному технологическому режиму работы.

На фиг.№2 приведена принципиальная схема системы кондиционирования воздуха при полной комплектации, с указанием наименования оборудования. Под полной комплексацией понимается наличие в схеме всех требуемых аппаратов для тепловлажностной обработки воздуха, необходимых для комплексной обработки воздуха. Приведенная принципиальная схема, с указанием мест установки датчиков для контроля параметров и функционирования, необходима для пояснения работы предлагаемого способа.

Пример построения зон на I-d-диаграмме для первого и второго класса тепловлажностных нагрузок СКВ с пароувлажнителем приведен соответственно на фиг.3 и фиг.4. Заглавными буквами русского алфавита, в кружках на данных рисунках, одновременно обозначаются зоны и соответствующие им режимы работы СКВ, указанные в табл.1 и табл.2. Границы зон определяются заданной областью (У1, У2, У3 и У4) нормируемых параметров воздуха в помещениях, максимальным и минимальным расходами наружного воздуха, рециркуляционного воздуха, а также значениями тепловлажностных нагрузок в любой момент времени. Каждой зоне соответствует единственный оптимальный режим обработки воздуха.

Анализируя и сравнивая работу СКВ при различных классах ТВН, очевидно, что алгоритмы работы СКВ, а соответственно и процессы обработки воздуха, различны. Так, например, для зоны А, при первом классе ТВН, минимальное количество наружного воздуха необходимо нагреть в калорифере первого подогрева до изотермы tH1min, затем увлажнить до точки H1min и подать в помещение. В то время как для зоны А, при втором классе ТВН, минимальное количество наружного воздуха необходимо нагреть в калорифере первого подогрева до изотермы tH1min, затем смешать с рециркуляционным (1-я рециркуляция), полученную воздушную смесь увлажнить и подать в помещение. В обоих случаях параметры воздуха в помещении необходимо поддерживать в точке У1.

Заявляемый способ автоматического управления параметрами воздуха является промышленно применимым, так как включает в себя способы управления, применяемые ранее, а также существующие технические средства позволяют его реализовать в полном объеме.

Способ автоматического управления системой кондиционирования воздуха по оптимальным режимам путем измерения тепловлажностных параметров и расходов забираемого наружного, приточного и удаляемого воздуха, а также вычисления в блоке автоматизации и управления тепло- и влаговыделений в помещении, зоны и параметров воздуха в контрольной точке, отличающийся тем, что функционирование блока автоматизации и управления организовано на двух уровнях, причем на первом уровне выполняются необходимые измерения параметров забираемого наружного, приточного и удаляемого воздуха, вычисляются тепло- и влагоизбытки в помещении, параметры воздуха в опорных точках, класс тепловлажностных нагрузок, вычисляются границы зон изменения параметров наружного воздуха и определяется конкретная расчетная зона, в пределах которой находятся текущие параметры наружного воздуха, устанавливается соответствующая этой расчетной зоне контрольная точка и далее в зависимости от комбинации класса тепловлажностных нагрузок и расчетной зоны устанавливается соответствующий технологический режим работы кондиционера, предусматривающий использование воздуха I и II рециркуляции посредством подключения соответствующих регулирующих органов аппаратов тепловлажностной обработки воздуха, а на втором уровне, для установленного технологического режима работы, обеспечивается регулирование для поддержания заданных параметров воздуха в помещении посредством воздействия на регулирующие органы аппаратов для обработки воздуха.



 

Наверх