专利名称：用于建筑物的空气交换装置和用于控制所述装置的方法
技术领域：
本发明涉及用于在建筑物的环境中的空气的交换的装置和用于控制所述装置的方法。更具体地，本发明涉及空气交换装置，其包括与第一风扇相关的第一电马达和与第二风扇相关的第二电马达，第一风扇产生从外部环境引导向内部环境的第一气流，第二风扇产生从内部环境引导向外部环境的第二气流，并且在其中，两个气流处于相互换热关系用于回收从内部环境引导向外部环境的气流的能量的一部分。
背景技术：
文件No. EP-A-I 690 045描述壁式安装的通风装置，其作为窗台安装并且装备有由各自的电风扇产生的两个相对气流横穿的换热器。在这种类型的空气交换装置中，将希望控制与风扇相关的电马达以便优化换热器的效率。然而，换热器的效率的优化预先假定使用昂贵的空气流率传感器。
发明内容
本发明的目的是提供空气交换装置和用于控制空气交换装置的方法，其将能够优化换热效率而不需要使用诸如流率传感器的昂贵的传感器。根据本发明，以上目的通过空气交换装置并且通过用于控制所述装置的方法而实现，该空气交换装置和用于控制所述装置的方法具有形成权利要求1和6的主题的特征。权利要求形成本文中提供的关于本发明的技术教导的整体部分。
现在将参考附图详细描述本发明，附图完全通过非限制性示例提供，并且在附图中图1是示出安装在建筑物的壁中的空气交换装置的示意性横截面图；图2是示出根据本发明的控制装置的第一实施例的简图；以及图3是示出根据本发明的控制装置的第二实施例的简图。
具体实施例方式参考图1，10指示的是插入在壁W的开口中的空气交换装置，壁W使内部环境I与外部环境0分离。空气交换装置10包括罩壳12，横流换热器14容纳在罩壳12内。罩壳 12包含第一电马达Ml和第二电马达M2。马达Ml、M2与各自的风扇相关，风扇设计成产生具有流率Ql和Q2的各自的气流。第一气流Ql从外部环境0中通过开口 16获得并且在横穿换热器14的第一分段14'后通过开口 18引入内部环境I。第二气流Q2从内部环境I 中通过开口 20获得并且在横穿换热器14的第二分段14"后通过开口 22引入外部环境0。 换热器14在气流Ql与Q2之间交换热能。
当两个气流的流率Ql和Q2彼此相同时，换热器14的效率最大。为了控制马达Ml和M2的操作以使换热器14的效率最大，将必须具有设计成测量流率Ql和Q2的可利用的流量计。然而，流量计的使用将使得控制系统过于昂贵。随后考虑使能够提供使换热器14的效率最大而不使用流量计的控制系统。假定换热器14是绝热的。这相当于假定换热器14不与外部交换能量。因此，横穿换热器14的气流Ql和Q2仅仅彼此交换能量。利用这种假定(从实际的观点其基本正确)，我们得出通过换热器14的气流Ql的能量的变化等于气流Q2的能量的变化。在分析式中cp*Ql*(Tl〃 -Tl' )=cp*Q2*(T2' _T2〃 )其中cp是空气的在恒定压力下的比热；Ql和Q2是横穿换热器14的空气流率；Tl'和Tl"是分别在至换热器14的进口和离开换热器14的出口处的气流Ql的温度；以及T2'和Τ2"是分别在至换热器14的进口和离开换热器14的出口处的气流Q2的温度。从前述关系式中我们得到Q1/Q2 = (Τ2' -Τ2" )/(Tl〃 -Tl')在最大效率的条件下，我们应该得出Ql = Q2。因此，(T2' -T2〃 ) = (Tl" -Tl')，即，(Tl" -Tl' )-(T2' -T2〃)= 0。在前述考虑的基础上，可推导出可能通过控制马达Ml和Μ2的速度以便将以下项之间的差值设置为零来使换热器14的效率最大a)在离开换热器14的出口处的第一气流Ql的温度Tl"与在至换热器14的进口处的第一气流Ql的温度Tl'之间的差值；以及b)在至换热器14的进口处的第二气流Q2的温度T2'与在离开换热器14的出口处的第二气流Q2的温度Τ2"之间的差值。图2示出设计成管理马达Ml和Μ2以便提供最大效率的前述条件的控制装置23的简化实施例。在图2的方案中，马达Ml是主动马达，它的每分钟转数可通过例如电位计类型的调节器26进行设置。马达Μ2是随动马达，它的每分钟转数根据(as a function of) 温度T2〃、Τ2'、Τ1〃、Τ1'变化。控制装置23包括与马达Μ2相关的主控制电路Μ。主控制电路M包括根据电压Vb驱动马达Μ2的比较器28。根据特别有利的实施例，主控制电路M包括第一热电偶30和第二热电偶32，它们使能够直接驱动伺服系统，因此避免电气方面繁重的操作。热电偶30、32彼此串联。第一热电偶30供应与温度差值Tl" -Tl'成比例的电压Va。第二热电偶32供应与温度差值T2" -T2'成比例的电压。所得到的电压Vb与 (Tl" -Tl' ) + (T2" -Τ2')成比例，即，Vb 与(Tl" -Tl' )-(Τ2' -Τ2")成比例。如果Vb >0，则意味着温度差值Tl" -Tl'大于温度差值Τ2' _Τ2〃。因此，马达M2的速度增大。如果，反过来，Vb <0，则温度差值Tl" -Tl'小于温度差值T2' -Τ2"。 在这种情况下，马达Μ2的速度减小。系统倾向于恒定地进入平衡的情况，在其中温度差值 Tl" -Tl'与Τ2' -Τ2"彼此相同。这是对应于换热器14的最大效率的情况。图3示出控制装置23的更加先进的方案。相同的附图标记指示与之前描述的元件相对应的元件。如在之前所描述的情况中，提供主控制电路对，其包括接收由串联的两个热电偶30、32供应的电压信号Vb的比较器观，热电偶30、32分别检测温度差值Tl" -Tl'和 Τ2〃 -Τ2'。在图3示出的变型中，比较器观的信号发送到与逻辑门34，其驱动马达Μ2。控制装置23包括检测温度差值Tl" -Tl'的绝对值的电路36。差值Tl" -Tl' 的绝对值发送到比较器电路38，其将差值Tl" -Tl'的绝对值与例如大约2-3°C的预设阈值进行比较。比较器电路38供应第一控制信号到与逻辑门34。第一控制信号指示差值 Tl" -Tl'的绝对值是否高于预设温度阈值。图3的控制装置23还包括供应温度差值Tl" -Tl'的符号的电路40。电路40 包括指示季节(冬季或夏季)的二位置选择器42。选择器42可以是能手动设置的开关或例如基于日历的算法。电路40供应第二控制信号到与逻辑门34，其指示在冬季温度差值 Tl" -Tl'是否为正或在夏季温度差值Tl' -Tl 〃是否为正。如果两个控制信号中的一个没有验证，则与逻辑门34禁止马达M2的操作。第一控制信号指示温度差值Tl" -Tl'是否高于预设阈值。如果这个控制信号没有验证，则意味着外部环境0的温度非常接近于内部环境I的温度。在这些条件下，可由换热器14回收的能量接近于零。在这些条件下，更加适宜的是停用马达M2。当在冬季外部环境0的温度高于内部环境I的温度时以及当在夏季外部环境0的温度低于内部环境I的温度时，第二控制信号禁止马达M2的操作。在这些条件下，从能量的观点更加适宜的是将空气经由马达Ml从外部环境0传送到内部环境I同时保持马达M2停用。本发明使能够获得简单的和便宜的控制电路，其使换热器14的效率最大而不需要使用高成本的流率传感器。而且本发明使能够在给定的环境条件下增加空气交换装置10 的能量产出。如在随后的权利要求中所限定的，本发明可经历许多变化而不由此偏离本发明的范围。
权利要求
1.一种用于建筑物的空气交换装置，其设置在外部环境(0)与内部环境(I)之间，包括与第一风扇相关的第一电马达(Ml)，所述第一风扇产生从所述外部环境(0)引导到所述内部环境(I)的第一气流Oa)；与第二风扇相关的第二电马达(M》，所述第二风扇产生从所述内部环境(I)引导到所述外部环境(O)的第二气流；和换热器(14)，其由所述第一和第二气流(Q1，Q2)横穿并且被提供用于在所述流之间传递热能，所述装置特征在于，它包括控制装置(23)，其根据以下项之间的差值控制所述第二电马达(M2)a)分别在离开所述换热器(14)的出口处的和在至所述换热器(14)的进口处的所述第一气流Oil)的温度(Tl" ,Tl')之间的差值，以及b)分别在至所述换热器(14)的进口处的和在离开所述换热器(14)的出口处的所述第二气流0)2)的温度(T2'，T2〃 )之间的差值。
2.根据权利要求1所述的空气交换装置，其特征在于，所述控制装置控制所述第二电马达OC)的每分钟转数以便使得满足以下等式(Tl" -Tl' )-(Τ2' -Τ2" ) = O其中Tl'和Τ2"是分别在至所述换热器(14)的进口处的和在离开所述换热器(14)的出口处的所述第一气流Oil)的温度；以及T2'和Τ2"是分别在至所述换热器(14)的进口处的和在离开所述换热器(14)的出口处的所述第二气流的温度。
3.根据权利要求1或2所述的空气交换装置，其特征在于，它包括彼此串联的第一热电偶(30)和第二热电偶(32)，其中所述第一热电偶(30)供应与分别在离开所述换热器(14)的出口处的和在至所述换热器(14)的进口处的所述第一气流Oil)的温度差值(Tl" -Tl')成比例的信号，并且所述第二热电偶(32)供应与分别在离开所述换热器(14)的出口处的和在至所述换热器(14)的进口处的所述第二气流的温度差值 (T2" -Τ2')成比例的信号。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的空气交换装置，其特征在于，它包括逻辑门 (34)，当分别在离开所述换热器(14)的出口处的和在至所述换热器(14)的进口处的所述第一气流Oil)的温度之间的温度差值(Tl" -Tl')的绝对值小于参考阈值时，所述逻辑门(34)禁止所述第二马达(M2)的操作。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的空气交换装置，其特征在于，它包括逻辑门 (34)，当在冬季分别在离开所述换热器(14)的出口处的和在至所述换热器(14)的进口处的所述第一气流Oil)的温度之间的温度差值(Tl" -Tl')的符号为负时以及当在夏季所述温度差值(Tl" -Tl')为正时，所述逻辑门(34)禁止所述第二马达(M2)的操作。
6.一种用于控制用于建筑物的空气交换装置的方法，该空气交换装置设置在内部环境 ⑴与外部环境(O)之间，包括与第一风扇相关的第一电马达(Ml)，所述第一风扇产生从所述外部环境(O)引导到所述内部环境(I)的第一气流Oa)；与第二风扇相关的第二电马达(M》，所述第二风扇产生从所述内部环境(I)引导到所述外部环境(O)的第二气流；和换热器(14)，其由所述第一和第二气流(Q1，Q2)横穿并且被预设置用于在所述流之间传递热能，所述方法特征在于，所述第二电马达(M》的每分钟转数根据以下项之间的差值变化a)分别在离开所述换热器(14)的出口处的和在至所述换热器(14)的进口处的所述第一气流Oil)的温度之间的差值(Tl" -Tl')，以及b)分别在至所述换热器(14)的进口处的和在离开所述换热器(14)的出口处的所述第二气流0)2)的温度之间的差值(Τ2' -Τ2")。
全文摘要
用于建筑物的空气交换装置，其设置在外部环境与内部环境之间，包括与第一风扇相关的第一电马达，第一风扇产生从外部环境引导到内部环境的第一气流；与第二风扇相关的第二电马达，第二风扇产生从内部环境引导到外部环境的第二气流；换热器，其由所述第一和第二气流横穿并且被预布置用于在所述流之间传递热能；和控制装置，其根据以下项之间的差值控制第二电马达a)分别在离开所述换热器的出口处的和在至所述换热器的进口处的第一气流的温度之间的差值，以及b)分别在至所述换热器的进口处的和在离开所述换热器的出口处的第二气流的温度之间的差值。
文档编号F24F11/053GK102183064SQ20101062464
公开日2011年9月14日 申请日期2010年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者A·巴尔博迪维纳迪奥, M·帕拉泽蒂 申请人:萨维奥股份有限公司