專(zhuān)利名稱(chēng)：用于建筑物的空氣交換裝置和用于控制所述裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在建筑物的環(huán)境中的空氣的交換的裝置和用于控制所述裝置的方法。更具體地，本發(fā)明涉及空氣交換裝置，其包括與第一風(fēng)扇相關(guān)的第一電馬達(dá)和與第二風(fēng)扇相關(guān)的第二電馬達(dá)，第一風(fēng)扇產(chǎn)生從外部環(huán)境引導(dǎo)向內(nèi)部環(huán)境的第一氣流，第二風(fēng)扇產(chǎn)生從內(nèi)部環(huán)境引導(dǎo)向外部環(huán)境的第二氣流，并且在其中，兩個(gè)氣流處于相互換熱關(guān)系用于回收從內(nèi)部環(huán)境引導(dǎo)向外部環(huán)境的氣流的能量的一部分。
背景技術(shù)：
文件No. EP-A-I 690 045描述壁式安裝的通風(fēng)裝置，其作為窗臺(tái)安裝并且裝備有由各自的電風(fēng)扇產(chǎn)生的兩個(gè)相對(duì)氣流橫穿的換熱器。在這種類(lèi)型的空氣交換裝置中，將希望控制與風(fēng)扇相關(guān)的電馬達(dá)以便優(yōu)化換熱器的效率。然而，換熱器的效率的優(yōu)化預(yù)先假定使用昂貴的空氣流率傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供空氣交換裝置和用于控制空氣交換裝置的方法，其將能夠優(yōu)化換熱效率而不需要使用諸如流率傳感器的昂貴的傳感器。根據(jù)本發(fā)明，以上目的通過(guò)空氣交換裝置并且通過(guò)用于控制所述裝置的方法而實(shí)現(xiàn)，該空氣交換裝置和用于控制所述裝置的方法具有形成權(quán)利要求1和6的主題的特征。權(quán)利要求形成本文中提供的關(guān)于本發(fā)明的技術(shù)教導(dǎo)的整體部分。


現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，附圖完全通過(guò)非限制性示例提供，并且在附圖中圖1是示出安裝在建筑物的壁中的空氣交換裝置的示意性橫截面圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的控制裝置的第一實(shí)施例的簡(jiǎn)圖；以及圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的控制裝置的第二實(shí)施例的簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1，10指示的是插入在壁W的開(kāi)口中的空氣交換裝置，壁W使內(nèi)部環(huán)境I與外部環(huán)境0分離?？諝饨粨Q裝置10包括罩殼12，橫流換熱器14容納在罩殼12內(nèi)。罩殼 12包含第一電馬達(dá)Ml和第二電馬達(dá)M2。馬達(dá)Ml、M2與各自的風(fēng)扇相關(guān)，風(fēng)扇設(shè)計(jì)成產(chǎn)生具有流率Ql和Q2的各自的氣流。第一氣流Ql從外部環(huán)境0中通過(guò)開(kāi)口 16獲得并且在橫穿換熱器14的第一分段14'后通過(guò)開(kāi)口 18引入內(nèi)部環(huán)境I。第二氣流Q2從內(nèi)部環(huán)境I 中通過(guò)開(kāi)口 20獲得并且在橫穿換熱器14的第二分段14"后通過(guò)開(kāi)口 22引入外部環(huán)境0。 換熱器14在氣流Ql與Q2之間交換熱能。
當(dāng)兩個(gè)氣流的流率Ql和Q2彼此相同時(shí)，換熱器14的效率最大。為了控制馬達(dá)Ml和M2的操作以使換熱器14的效率最大，將必須具有設(shè)計(jì)成測(cè)量流率Ql和Q2的可利用的流量計(jì)。然而，流量計(jì)的使用將使得控制系統(tǒng)過(guò)于昂貴。隨后考慮使能夠提供使換熱器14的效率最大而不使用流量計(jì)的控制系統(tǒng)。假定換熱器14是絕熱的。這相當(dāng)于假定換熱器14不與外部交換能量。因此，橫穿換熱器14的氣流Ql和Q2僅僅彼此交換能量。利用這種假定(從實(shí)際的觀(guān)點(diǎn)其基本正確)，我們得出通過(guò)換熱器14的氣流Ql的能量的變化等于氣流Q2的能量的變化。在分析式中cp*Ql*(Tl〃 -Tl' )=cp*Q2*(T2' _T2〃 )其中cp是空氣的在恒定壓力下的比熱；Ql和Q2是橫穿換熱器14的空氣流率；Tl'和Tl"是分別在至換熱器14的進(jìn)口和離開(kāi)換熱器14的出口處的氣流Ql的溫度；以及T2'和Τ2"是分別在至換熱器14的進(jìn)口和離開(kāi)換熱器14的出口處的氣流Q2的溫度。從前述關(guān)系式中我們得到Q1/Q2 = (Τ2' -Τ2" )/(Tl〃 -Tl')在最大效率的條件下，我們應(yīng)該得出Ql = Q2。因此，(T2' -T2〃 ) = (Tl" -Tl')，即，(Tl" -Tl' )-(T2' -T2〃)= 0。在前述考慮的基礎(chǔ)上，可推導(dǎo)出可能通過(guò)控制馬達(dá)Ml和Μ2的速度以便將以下項(xiàng)之間的差值設(shè)置為零來(lái)使換熱器14的效率最大a)在離開(kāi)換熱器14的出口處的第一氣流Ql的溫度Tl"與在至換熱器14的進(jìn)口處的第一氣流Ql的溫度Tl'之間的差值；以及b)在至換熱器14的進(jìn)口處的第二氣流Q2的溫度T2'與在離開(kāi)換熱器14的出口處的第二氣流Q2的溫度Τ2"之間的差值。圖2示出設(shè)計(jì)成管理馬達(dá)Ml和Μ2以便提供最大效率的前述條件的控制裝置23的簡(jiǎn)化實(shí)施例。在圖2的方案中，馬達(dá)Ml是主動(dòng)馬達(dá)，它的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)可通過(guò)例如電位計(jì)類(lèi)型的調(diào)節(jié)器26進(jìn)行設(shè)置。馬達(dá)Μ2是隨動(dòng)馬達(dá)，它的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)根據(jù)(as a function of) 溫度T2〃、Τ2'、Τ1〃、Τ1'變化?？刂蒲b置23包括與馬達(dá)Μ2相關(guān)的主控制電路Μ。主控制電路M包括根據(jù)電壓Vb驅(qū)動(dòng)馬達(dá)Μ2的比較器28。根據(jù)特別有利的實(shí)施例，主控制電路M包括第一熱電偶30和第二熱電偶32，它們使能夠直接驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)，因此避免電氣方面繁重的操作。熱電偶30、32彼此串聯(lián)。第一熱電偶30供應(yīng)與溫度差值Tl" -Tl'成比例的電壓Va。第二熱電偶32供應(yīng)與溫度差值T2" -T2'成比例的電壓。所得到的電壓Vb與 (Tl" -Tl' ) + (T2" -Τ2')成比例，即，Vb 與(Tl" -Tl' )-(Τ2' -Τ2")成比例。如果Vb >0，則意味著溫度差值Tl" -Tl'大于溫度差值Τ2' _Τ2〃。因此，馬達(dá)M2的速度增大。如果，反過(guò)來(lái)，Vb <0，則溫度差值Tl" -Tl'小于溫度差值T2' -Τ2"。 在這種情況下，馬達(dá)Μ2的速度減小。系統(tǒng)傾向于恒定地進(jìn)入平衡的情況，在其中溫度差值 Tl" -Tl'與Τ2' -Τ2"彼此相同。這是對(duì)應(yīng)于換熱器14的最大效率的情況。圖3示出控制裝置23的更加先進(jìn)的方案。相同的附圖標(biāo)記指示與之前描述的元件相對(duì)應(yīng)的元件。如在之前所描述的情況中，提供主控制電路對(duì)，其包括接收由串聯(lián)的兩個(gè)熱電偶30、32供應(yīng)的電壓信號(hào)Vb的比較器觀(guān)，熱電偶30、32分別檢測(cè)溫度差值Tl" -Tl'和 Τ2〃 -Τ2'。在圖3示出的變型中，比較器觀(guān)的信號(hào)發(fā)送到與邏輯門(mén)34，其驅(qū)動(dòng)馬達(dá)Μ2?？刂蒲b置23包括檢測(cè)溫度差值Tl" -Tl'的絕對(duì)值的電路36。差值Tl" -Tl' 的絕對(duì)值發(fā)送到比較器電路38，其將差值Tl" -Tl'的絕對(duì)值與例如大約2-3°C的預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較。比較器電路38供應(yīng)第一控制信號(hào)到與邏輯門(mén)34。第一控制信號(hào)指示差值 Tl" -Tl'的絕對(duì)值是否高于預(yù)設(shè)溫度閾值。圖3的控制裝置23還包括供應(yīng)溫度差值Tl" -Tl'的符號(hào)的電路40。電路40 包括指示季節(jié)(冬季或夏季)的二位置選擇器42。選擇器42可以是能手動(dòng)設(shè)置的開(kāi)關(guān)或例如基于日歷的算法。電路40供應(yīng)第二控制信號(hào)到與邏輯門(mén)34，其指示在冬季溫度差值 Tl" -Tl'是否為正或在夏季溫度差值Tl' -Tl 〃是否為正。如果兩個(gè)控制信號(hào)中的一個(gè)沒(méi)有驗(yàn)證，則與邏輯門(mén)34禁止馬達(dá)M2的操作。第一控制信號(hào)指示溫度差值Tl" -Tl'是否高于預(yù)設(shè)閾值。如果這個(gè)控制信號(hào)沒(méi)有驗(yàn)證，則意味著外部環(huán)境0的溫度非常接近于內(nèi)部環(huán)境I的溫度。在這些條件下，可由換熱器14回收的能量接近于零。在這些條件下，更加適宜的是停用馬達(dá)M2。當(dāng)在冬季外部環(huán)境0的溫度高于內(nèi)部環(huán)境I的溫度時(shí)以及當(dāng)在夏季外部環(huán)境0的溫度低于內(nèi)部環(huán)境I的溫度時(shí)，第二控制信號(hào)禁止馬達(dá)M2的操作。在這些條件下，從能量的觀(guān)點(diǎn)更加適宜的是將空氣經(jīng)由馬達(dá)Ml從外部環(huán)境0傳送到內(nèi)部環(huán)境I同時(shí)保持馬達(dá)M2停用。本發(fā)明使能夠獲得簡(jiǎn)單的和便宜的控制電路，其使換熱器14的效率最大而不需要使用高成本的流率傳感器。而且本發(fā)明使能夠在給定的環(huán)境條件下增加空氣交換裝置10 的能量產(chǎn)出。如在隨后的權(quán)利要求中所限定的，本發(fā)明可經(jīng)歷許多變化而不由此偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于建筑物的空氣交換裝置，其設(shè)置在外部環(huán)境(0)與內(nèi)部環(huán)境(I)之間，包括與第一風(fēng)扇相關(guān)的第一電馬達(dá)(Ml)，所述第一風(fēng)扇產(chǎn)生從所述外部環(huán)境(0)引導(dǎo)到所述內(nèi)部環(huán)境(I)的第一氣流Oa)；與第二風(fēng)扇相關(guān)的第二電馬達(dá)(M》，所述第二風(fēng)扇產(chǎn)生從所述內(nèi)部環(huán)境(I)引導(dǎo)到所述外部環(huán)境(O)的第二氣流；和換熱器(14)，其由所述第一和第二氣流(Q1，Q2)橫穿并且被提供用于在所述流之間傳遞熱能，所述裝置特征在于，它包括控制裝置(23)，其根據(jù)以下項(xiàng)之間的差值控制所述第二電馬達(dá)(M2)a)分別在離開(kāi)所述換熱器(14)的出口處的和在至所述換熱器(14)的進(jìn)口處的所述第一氣流Oil)的溫度(Tl" ,Tl')之間的差值，以及b)分別在至所述換熱器(14)的進(jìn)口處的和在離開(kāi)所述換熱器(14)的出口處的所述第二氣流0)2)的溫度(T2'，T2〃 )之間的差值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣交換裝置，其特征在于，所述控制裝置控制所述第二電馬達(dá)OC)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)以便使得滿(mǎn)足以下等式(Tl" -Tl' )-(Τ2' -Τ2" ) = O其中Tl'和Τ2"是分別在至所述換熱器(14)的進(jìn)口處的和在離開(kāi)所述換熱器(14)的出口處的所述第一氣流Oil)的溫度；以及T2'和Τ2"是分別在至所述換熱器(14)的進(jìn)口處的和在離開(kāi)所述換熱器(14)的出口處的所述第二氣流的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣交換裝置，其特征在于，它包括彼此串聯(lián)的第一熱電偶(30)和第二熱電偶(32)，其中所述第一熱電偶(30)供應(yīng)與分別在離開(kāi)所述換熱器(14)的出口處的和在至所述換熱器(14)的進(jìn)口處的所述第一氣流Oil)的溫度差值(Tl" -Tl')成比例的信號(hào)，并且所述第二熱電偶(32)供應(yīng)與分別在離開(kāi)所述換熱器(14)的出口處的和在至所述換熱器(14)的進(jìn)口處的所述第二氣流的溫度差值 (T2" -Τ2')成比例的信號(hào)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空氣交換裝置，其特征在于，它包括邏輯門(mén) (34)，當(dāng)分別在離開(kāi)所述換熱器(14)的出口處的和在至所述換熱器(14)的進(jìn)口處的所述第一氣流Oil)的溫度之間的溫度差值(Tl" -Tl')的絕對(duì)值小于參考閾值時(shí)，所述邏輯門(mén)(34)禁止所述第二馬達(dá)(M2)的操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的空氣交換裝置，其特征在于，它包括邏輯門(mén) (34)，當(dāng)在冬季分別在離開(kāi)所述換熱器(14)的出口處的和在至所述換熱器(14)的進(jìn)口處的所述第一氣流Oil)的溫度之間的溫度差值(Tl" -Tl')的符號(hào)為負(fù)時(shí)以及當(dāng)在夏季所述溫度差值(Tl" -Tl')為正時(shí)，所述邏輯門(mén)(34)禁止所述第二馬達(dá)(M2)的操作。
6.一種用于控制用于建筑物的空氣交換裝置的方法，該空氣交換裝置設(shè)置在內(nèi)部環(huán)境 ⑴與外部環(huán)境(O)之間，包括與第一風(fēng)扇相關(guān)的第一電馬達(dá)(Ml)，所述第一風(fēng)扇產(chǎn)生從所述外部環(huán)境(O)引導(dǎo)到所述內(nèi)部環(huán)境(I)的第一氣流Oa)；與第二風(fēng)扇相關(guān)的第二電馬達(dá)(M》，所述第二風(fēng)扇產(chǎn)生從所述內(nèi)部環(huán)境(I)引導(dǎo)到所述外部環(huán)境(O)的第二氣流；和換熱器(14)，其由所述第一和第二氣流(Q1，Q2)橫穿并且被預(yù)設(shè)置用于在所述流之間傳遞熱能，所述方法特征在于，所述第二電馬達(dá)(M》的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)根據(jù)以下項(xiàng)之間的差值變化a)分別在離開(kāi)所述換熱器(14)的出口處的和在至所述換熱器(14)的進(jìn)口處的所述第一氣流Oil)的溫度之間的差值(Tl" -Tl')，以及b)分別在至所述換熱器(14)的進(jìn)口處的和在離開(kāi)所述換熱器(14)的出口處的所述第二氣流0)2)的溫度之間的差值(Τ2' -Τ2")。
全文摘要
用于建筑物的空氣交換裝置，其設(shè)置在外部環(huán)境與內(nèi)部環(huán)境之間，包括與第一風(fēng)扇相關(guān)的第一電馬達(dá)，第一風(fēng)扇產(chǎn)生從外部環(huán)境引導(dǎo)到內(nèi)部環(huán)境的第一氣流；與第二風(fēng)扇相關(guān)的第二電馬達(dá)，第二風(fēng)扇產(chǎn)生從內(nèi)部環(huán)境引導(dǎo)到外部環(huán)境的第二氣流；換熱器，其由所述第一和第二氣流橫穿并且被預(yù)布置用于在所述流之間傳遞熱能；和控制裝置，其根據(jù)以下項(xiàng)之間的差值控制第二電馬達(dá)a)分別在離開(kāi)所述換熱器的出口處的和在至所述換熱器的進(jìn)口處的第一氣流的溫度之間的差值，以及b)分別在至所述換熱器的進(jìn)口處的和在離開(kāi)所述換熱器的出口處的第二氣流的溫度之間的差值。
文檔編號(hào)F24F11/053GK102183064SQ20101062464
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者A·巴爾博迪維納迪奧, M·帕拉澤蒂 申請(qǐng)人:薩維奧股份有限公司