Спосіб автоматичного регулювання параметрів мікроклімату в приміщенні

Реферат: Винахід належить до техніки управління процесами кондиціювання повітря у адміністративних та інших приміщеннях. Запропонований спосіб знайде використання у житлових, робочих та інших приміщеннях, при експлуатації яких може бути необхідно створити штучний мікроклімат. Спосіб автоматичного регулювання параметрів мікроклімату в приміщенні передбачає вимірювання і регулювання відносної вологості повітря в приміщенні шляхом зміни витрат води на зволоження повітря, вимірювання температури повітря на виході зонального зволожувача і в приміщенні, та вимірювання і регулювання температури в приміщенні шляхом зміни частоти обертання електродвигуна холодильного компресора. Регулювання температури здійснюють одночасною зміною частоти обертання електродвигуна холодильного компресора і переміщення кватирки пропорційно значенню відхилення від заданого значення суми відхилень поточних значень температури в приміщенні і швидкості її зміни. При зниженні вказаної суми відхилень нижче заданого значення кватирку установлюють у вихідне положення, при цьому задане значення температури в приміщенні корегують пропорційно відхиленню поточного значення температури повітря на виході зонального зволожувача. Заявлений спосіб забезпечує підвищену швидкодію і точність регулювання заданих параметрів мікроклімату в приміщенні. UA 112127 C2 (12) UA 112127 C2 UA 112127 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до техніки управління процесами кондиціювання повітря у адміністративних та інших приміщеннях. Запропонований спосіб знайде використання у житлових, робочих та інших приміщеннях із штучним мікрокліматом. Відомі різноманітні способи і пристрої керування процесом кондиціювання повітря в приміщеннях. Відомий спосіб регулювання температури повітря в приміщенні, який передбачає вимірювання і регулювання вказаної температури шляхом зміни витрат теплоносія крізь водоповітряний теплообмінник (О.Д. Самарин, К.М. Мжачик О совершенствовании автоматического регулирования систем обеспечения микроклимата, http://www.c-ok.com.ua/content/view/203/). Недоліком цього способу є те, що він не дозволяє в автоматичному режимі одночасно стабілізувати задані значення температури і відносної вологості повітря в приміщенні, що в свою чергу призводить до зниження рівня комфорту. Відомий також спосіб автоматичного керування параметрами мікроклімату за допомогою зміни ступеня відкриття заслінки припливного повітря в залежності від поточного значення температури повітря в приміщенні (А.А. Рымкевич, М.Б. Халамейзер Управление системами кондиционирования воздуха. - М.: Машиностроение, 1977. - с. 207, фиг. 66). Недоліком цього способу є те, що він є мало ефективним при незначній різниці температур навколишнього середовища і в приміщенні, наприклад, у весняний та осінній періоди. Відомий також спосіб стабілізації відносної вологості в приміщенні, який передбачає вимірювання і регулювання відносної вологості повітря в приміщенні шляхом зміни витрат охолоджуваної води на камеру зрошення кондиціонера (А.А. Рымкевич, М.Б. Халамейзер Управление системами кондиционирования воздуха. - М.: Машиностроение, 1977. - с. 213-214 фиг. 73). Недоліком даного способу є велика інерційність об'єкта регулювання, що призводить до великого часу процесів регулювання вологості в приміщенні, що в свою чергу призводить до зниження рівня комфорту при використанні цього способу. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб, що передбачає вимірювання і регулювання температури повітря в приміщенні шляхом зміни холодопродуктивності компресора холодильної машини в залежності від відхилення результату вказаного вимірювання від заданого значення (А.А. Полевой Автоматизация холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. - СПб.: Профессия, 2010. С 6-9, 109-110, 126-129). Даний спосіб вибрано за найближчий аналог. Найближчий аналог і винахід, що заявляється, мають наступні спільні ознаки: • вимірювання і регулювання відносної вологості повітря в приміщенні шляхом зміни витрат води на зволоження повітря; • вимірювання температури повітря на виході зонального зволожувача і в приміщенні; • вимірювання і регулювання температури в приміщенні шляхом зміни частоти обертання електродвигуна холодильного компресора. Недоліком способу за найближчим аналогом є значна інерційність холодильної машини, що призводить до низької швидкодії системи регулювання і частих та довгих відхилень температури приміщення за припустимі границі, що призводить до чуттєвого зниження рівня комфорту. В основу винаходу поставлено задачу створити удосконалений спосіб автоматичного регулювання параметрів мікроклімату в приміщенні, в якому шляхом регулювання температури в приміщенні забезпечити підвищену швидкодію і точність регулювання заданих параметрів мікроклімату в приміщенні. Поставлена задача вирішена в способі автоматичного регулювання параметрів мікроклімату в приміщенні, що передбачає вимірювання і регулювання відносної вологості повітря в приміщенні, шляхом зміни витрат води на зволоження повітря, вимірювання температури повітря на виході зонального зволожувача і в приміщенні, вимірювання і регулювання температури в приміщенні шляхом зміни частоти обертання електродвигуна холодильного компресора, тим, що, на відміну від прототипу, регулювання температури в приміщенні здійснюють одночасною зміною частоти обертання електродвигуна холодильного компресора і переміщення кватирки пропорційно значенню відхилення від заданого значення суми відхилень поточних значень температури в приміщенні і швидкості її зміни, а при зниженні вказаної суми відхилень нижче заданого значення, кватирку установлюють у вихідне положення, при цьому задане значення температури в приміщенні корегують пропорційно відхиленню поточного значення температури повітря на виході зонального зволожувача. 1 UA 112127 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На кресленні показано варіант структурної схеми системи автоматичного регулювання параметрів мікроклімату в приміщенні, реалізований в запропонованому способі. В приміщенні установлені один або декілька випаровувачів 1 холодильної машини, яка складається з холодильного компресора 2 і конденсатора 3, який установлений, наприклад, назовні будови. Для регулювання рівня заповнення випаровувача 1 хладоносієм за стандартною схемою передбачений терморегулюючий вентиль 4 з термобалоном 5, який зазвичай закріплюється на випаровувачі 1. Мікропроцесорний контролер 6 отримує сигнали від датчиків температури 7 і вологості повітря 8 в приміщенні і виробляє управляючі сигнали, що вмикають електроприводи витяжного вентилятора 9, вентиляторів конденсатора 10 і випаровувачів 11. Крім того, мікропроцесорний контролер 6 управляє роботою компресора 2 холодильної машини, змінюючи за допомогою частотного перетворювача 12 частоти обертання електродвигуна 13 холодильного компресора 2. Кватирка припливного повітря 14 оснащена виконавчим механізмом 15, що дозволяє мікропроцесорному контролеру 6 змінювати ступінь її відкриття. Для регулювання вологості в приміщенні передбачені один або декілька ультразвукових зволожувачів повітря 16. Воду, яку подають у зволожувач повітря 16, розпилюють за допомогою ультразвукового п'єзоелемента і вентилятором з електродвигуном 17; водяний туман направляють у приміщення. Мікропроцесорний контролер 6 управляє роботою зволожувачів повітря 16, електродвигунами 17 їх вентиляторів. За допомогою датчиків температури 7 і вологості повітря 8 в приміщенні, датчика температури 18 на виході зволожувачів повітря 16 мікропроцесорний контролер 6 вимірює поточні значення цих параметрів і порівнює здобуті результати з заданими значеннями. Регулювання вологості в приміщенні здійснюють шляхом зміни витрат води на зволоження. Це реалізують за допомогою мікропроцесорного контролера 6, який управляє виконавчим механізмом 19 клапана подачі води на зволоження. В режимі нормальної роботи, коли сума значень відхилень поточної температури в приміщенні та швидкості її зміни менша граничного значення, мікропроцесорний контролер 6 вмикає холодильний компресор 2, вентилятори системи, установлює кватирку припливного повітря 14 у вихідне первинне положення для забезпечення приміщення свіжим повітрям, регулює температуру в приміщенні шляхом зміни частоти обертання електродвигуна холодильного компресора 2 пропорційно значенню суми відхилення поточної температури в приміщенні від заданого значення та інтегралу цього відхилення. Зростання тепло-вологонадлишків в приміщенні або дія інших збурень в системі автоматичного управління може призводити до зростання суми відхилень від заданих значень поточної температури в приміщенні та швидкості її зміни. Коли вказана сума зростає до рівня границі допуску, або виходить за її межі, наступає режим неприпустимих відхилень. В режимі неприпустимих відхилень мікропроцесорний контролер 6 починає регулювати температуру одночасним повним відкриттям (закриттям) кватирки припливного повітря 14 і частоти обертання електродвигуна 13 холодильного компресора 2. При цьому мікропроцесорний контролер 6 переміщує кватирку припливного повітря 14, пропорційно поточному значенню суми значень відхилень поточної температури в приміщенні та швидкості її зміни. Одночасно мікропроцесорний контролер 6 за допомогою частотного перетворювача 12 змінює частоту обертання електродвигуна 13 холодильного компресора 2 також пропорційно поточному значенню цієї суми. Таке одночасне регулювання температури дозволяє значно зменшити час повертання в нормальний режим, оскільки інерційність регулювання температури в приміщенні за допомогою кватирки припливного повітря 14 на порядок менша, ніж інерційність вказаного регулювання зміною холодопродуктивності холодильної машини. Таким чином, повертання в нормальний режим регулювання температури в приміщенні здійснюють швидко, завдяки одночасним змінам положення кватирки припливного повітря 14 і холодопродуктивності холодильної машини. При цьому зміну положень кватирки припливного повітря 14 здійснюють весь час, поки інерційність холодильної машини не дозволить їй самостійно повернути відхилення параметрів мікроклімату у норму. В момент, коли це стається (сума відхилень від заданих значень поточної температури в приміщенні та швидкості її зміни стає меншою, ніж задане значення), мікропроцесорний контролер 6 починає режим нормальної роботи: установлює кватирку припливного повітря 14 у вихідне первинне положення, температуру в приміщенні тепер регулює шляхом зміни швидкості обертання електродвигуна 13 холодильного компресора 2 пропорційно сумі відхилення значення поточної температури від заданого значення та інтегралу цього відхилення. 2 UA 112127 C2 5 10 При регулюванні відносної вологості повітря змінюється кількість розпиленої води на виході зональних зволожувачів 16, що призводить до зміни температури повітря в приміщенні. Для усунення цього впливу за допомогою датчика температури 18 вимірюють температуру повітря на виході зональних зволожувачів 16 і за допомогою мікропроцесорного контролера 6 встановлюють значення відхилення результату цього вимірювання від заданого значення. Пропорційно вказаному відхиленню корегують задане значення температури повітря в приміщенні. Результати комп'ютерного моделювання підтвердили, що запропонований спосіб автоматичного регулювання в умовах реально діючих збурень на систему регулювання забезпечує в 3-10 разів збільшення швидкодії і динамічної точності при регулюванні параметрів мікроклімату в приміщенні. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 Спосіб автоматичного регулювання параметрів мікроклімату в приміщенні, що передбачає вимірювання і регулювання відносної вологості повітря в приміщенні шляхом зміни витрат води на зволоження повітря, вимірювання температури повітря на виході зонального зволожувача і в приміщенні, та вимірювання і регулювання температури в приміщенні шляхом зміни частоти обертання електродвигуна холодильного компресора, який відрізняється тим, що регулювання температури в приміщенні здійснюють одночасною зміною частоти обертання електродвигуна холодильного компресора і переміщення кватирки пропорційно значенню відхилення від заданого значення суми відхилень поточних значень температури в приміщенні і швидкості її зміни, а при зниженні вказаної суми відхилень нижче заданого значення, кватирку установлюють у вихідне положення, при цьому задане значення температури в приміщенні корегують пропорційно відхиленню поточного значення температури повітря на виході зонального зволожувача. 3 UA 112127 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4