空调区域控制原理分析

传统空调

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1)无论是过去的定频空调(压缩机恒功率输出),还是当前主流的变频空调(压缩机功率线性输出),主要都是通过检测进风口的温度Tin,与设定温度Tset的比较,

按照F(out)=PID@(Tin-Tset)的控制策略,F(out)决定压缩机的输出功率大小和送风风量的等级。

2)然后根据热空气在上层,冷空气在低层的原理,依据进风口温度,估算出低层人活动区域的空气温度,实现温度控制的;

3)由于空调采用贯流电机结构,所以,在出风口形成正压,同时进风口也就形成了负压。

所以,

3.1)随着送风风速的增大,出风口与进风口的压差也就增大;

3.2)在同等风速下,出风口与进风口的压差还与送风方式(向下吹、直吹及水平吹)有关。

4 向下吹和水平吹,因为不直接对人送风,所以人的体感会比较好,而直吹是对着人直接送风,所以,人的体感就不好。



控制空调压缩机能耗和改善人体体感是当前空调技术的关键

当前控制空调压缩机能耗的主要途径是正确测量进风温度;改善人体体感主要手段是合理计算送风风量和送风方式。


新型空调控制

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新型空调控制策略是:

1)依据能量守恒定律:Q(out)+Q(环)=Q(域)+Q(传),Q(out):空调输出的能量;Q(环):环境的能量;Q(域),设定区域的需要能量;Q(传):设定区域与周边的传导能量。增加了人活动区域的温度Tr监测,  推出F(out)=F(Tin,Tset,Tr);F(out)决定了压缩机的输出功率、送风风量和送风方式;

2)更贴近人对活动环境空气温度的要求;

3)消除了因为出风口与进风口的正负压差引入的进风温度检测偏差导致的压缩机功率输出的能量损耗;

4)真正实现了在节能的同时,还能满足人对活动环境的温度舒适性要求。


传统空调——向下吹送风模式

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1)根据热空气在上层,冷空气在低层的原理,向下吹送风方式:

1.1)会造成大量的冷空气在靠近地面附近,降温效率低;

1.2)进风口温度是空间的最高温度;

1.3)压缩机全功率输出,与定频空调工作模式差异不大,不能节能;

1.4)送风不直接吹向人体,体感比较舒适。

1.5)出风口与进风口的正负压力差对回风温度影响最小;


传统空调——直吹送风模式

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1)根据热空气在上层,冷空气在低层的原理,直吹送风方式:

1.1)送风直接吹向人体,体感比较差;

1.2)由于出风口与进风口的正负压力差,小部分冷风会直接混入口,造成进风温度Tin比实际的要低些。送风等级越大,造成的进风温度误差越大;

1.3)压缩机输出受F(out)影响而会提前进入节能运行状态,虽然有节能效果,但导致人活动环境的空气温度比需要的温度偏高些。舒适性略差。


传统空调——水平送风模式

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1)根据热空气在上层,冷空气在低层的原理,直吹送风方式:

1.1)送风避免直接吹向人体,体感好;

1.2)由于出风口与进风口距离近了,出风口与进风口的正负压力差效应节明显了,一部分冷风会直接混入口,造成进风温度Tin比实际的要低很多。送风等级越大,造成的回风温度误差越大;

1.3)压缩机输出受F(out)影响而会相对较短时间内提前进入节能运行状态,但导致人活动环境的空气温度比需要的温度偏高。舒适性差。


空调区域温度控制技术

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新型空调控制策略是:

1)依据能量守恒定律:Q(out)+Q(环)=Q(域)+Q(传),Q(out):空调输出的能量;Q(环):环境的能量;Q(域),设定区域的需要能量;Q(传):设定区域与周边的传导能量。增加了人活动区域的温度Tr监测,推出F(out)=F(Tin,Tset,Tr);F(out)决定了压缩机的输出功率、送风风量和送风方式;

2)更贴近人对活动环境空气温度的要求;

3)消除了因为出风口与进风口的正负压差引入的进风温度检测偏差导致的压缩机功率输出的能量损耗;

4)真正实现了在节能的同时,还能满足人对活动环境的温度舒适性要求。

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