智能风机盘管系统（sfcs）的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能风机盘管系统，尤其是用于加热和冷却建筑物中房间的风机盘管机组(FCU)，其中FCU使用传递的用于热交换的热水和冷水。本文提及的FCU通常指的是一种处理速率从约400立方英尺/分钟(cfm)至约2，OOOcfm风量的机组单元。具体地，本发明的FCU —方面包括在低风机速度下获得能量效率以及利用两个温度传感器一一个温度传感器测量进入FCU空气(回风)的温度并且另一个温度传感器测量离开FCU空气(送风)的温度一以更好且快速地感测和控制室内空气温度。此外，本发明的FCU(和对现有FCU的改型)另一方面包括通过利用将产生VVVF(可变电压、可变频率)的两个逆变器增大风机马达在较低风机速度下的效率并利用一种用于使电磁力强度相等并将它们在90°相位间隔排列(在本发明的改型或改装中)的机构或通过如此设计电机(在本发明的FCU方面中)将它发送到风机马达的两个线组，从而在不利用PSC (永久分相式电容器)电机的传统分接头的情况下获得可变风机速度，而在该PSC电机的传统分接头处，无论何时由于分接头切换导致两个线组中的两个电流是大小不等的，就产生抵抗该驱动扭矩的制动扭矩，从而在减速运转下导致低效率。
[0002]本发明在方法方面与因仅利用一个自由度(在送风量是固定的同时，仅通过水阀开/关进行回风温度控制；送风温度进而由此阀操作而受到间接控制)的传统FCU所导致的对室温的有限控制相关，并且涉及获得额外的温控自由度，这是由于本发明方法的一个特征在于同时获得了可变风量和可变送风温度。本发明还包括对传统F⑶而言的额外特征，例如建立(a)节能模式，当冷负荷由于热源在该空调环境中的改变递减时自动地提高送风温度，或者当热负荷类似地增加时自动地降低送风温度，此时建立节能模式；(b)空闲模式，当自动地提高回风温度设定值时建立空闲模式；和(c)利用传统FCU控制特征的手动风速控制操作模式，在这种情况下，采用回风温度控制阀门，同时由用户手动地固定风机速度。最后，本发明将位于墙壁上的自动调温器的温度传感器重新定位于FCU回风管道内的墙壁上以便更为准确地感测回风温度，并与FCU控制器处的人机接口通信。
【背景技术】
[0003]在具有中央空调和供暧系统的高层酒店的大多数酒店房间、高层办公楼中的办公室及具有中央空调和供暧系统的具有许多需要单独进行温度控制的单独的房间的其它大型建筑物中的空调系统使用被称之为风机盘管机组(FCU)的装置。然而，FCU其自身并不产生冷却房间的能力；相反，从集中式来源(或者是冷却装置或者是锅炉)中输送冷水或热水至FCU，FCU通过引导空气流通过具有冷(热)水的翅片管作为热交换器来工作，从冷(热)水源中输送冷(热)水到房间。换言之，建筑物具有一个或多个对水进行冷却的集中式冷却装置或对水进行加热的锅炉，并随后通过绝缘管道将水输送到FCU。从这种意义上来说，词组F⑶一风机盘管机组一是一种描述性的术语，这是由于它可通过下列事实与独立式空调机组区分开，即它其自身并不产生进入到空气中的冷却或加热的物质。通常，每一个酒店房间或办公室都具有进入到房间中的冷水管道或热水管道“T出口(T-out)”，即，从来自与它相邻的房间的冷水管道进入。此处，rcU指的是处理速率从400cfm到约2000cfm的送风量的机组。尽管焦点在于利用冷水或热水的FCU，但本发明中所描述的技术可同样适用于将制冷剂直接用作冷却介质的FCU。
[0004]本文所构思的F⑶由两个主要系统组成:(1)机械系统，和(2)电磁系统。在充当利用流过其中的冷或热流体的热交换器的情况下，FCU的机械系统通常具有三个子系统:(a)控制通过盘管的冷水或热水流量的阀门；(b)用于将空气引导通过带有翅片的冷水或热水盘管的风机，该风机通常有三种固定速度:高速、中速和低速，和(C)通常安装在墙壁上的使用户能够调整预期的室温和风机速度的自动调温器，以及测量此自动调温器处的空气温度的温度传感器。
[0005]FCU的机械系统通常如下运行。在不失通用性的情况下，本文使用空调，即制冷，作为例子，当然制热也是类似的。用户设定预期的风机速度(高、中、低)和室温设定值。如果温度传感器(仅定位于自动调温器处，即并不代表真实的室温)读取到高于该预期温度设定值的温度，则冷水阀门将打开，因此带有翅片的水管将变冷，而已经运行该用户设定速度的风机继续从该房间吸入回风并将其与一些从室外来的鲜风(如果存在)混合并将混合空气吹过现在已变冷的带有翅片的水管，从而对进入该房间的空气进行冷却并使其脱水，此被称为“送风”。在所送的风进入该房间之后，它将由于该房间中的多个热源(即，温度高于所送风的任何事物，例如墙壁、人体、电子设备、咖啡等)而变暖，并且随后被由风机抽回到风机盘管中。从房间进入风机盘管的空气被称之为“回风”。回风可与鮮风结合以便随后出于冷却的目的而吹过带有翅片的水管。一旦由位于自动调温器处的温度传感器测量到的空气温度降低足够大，并低于预期温度设定阈值，则关闭阀门。因此，风机继续以用户设定速度运行，从而使空气吹过(很快相对变暖的)带有翅片的水管，这样送风温度将升高，直到温度传感器测量到的(自动调温器处的)温度提高到高于该预期温度为止。在那时，再次打开阀门并重复进行该过程。
[0006]在上述过程中，指出几个观察是重要的。第一个观察与阀门相关，并且因此与回风温度相关。注意，阀门处于关闭状态(即，没有冷水通过FCU)或者处于完全打开状态(即，阀门被完全打开，直到自动调温器测量到低于预期设定的温度为止)。尽管存在比例阀，即，存在阀门可被部分打开的情况，但它们由于成本较高因此在FCU应用中是不常见的。出于控制回风温度的目的，自动调温器控制阀门。这意味着，当温度传感器测量到的温度高于所谓的预期室温时，阀门将被打开并且所送风将变得更冷，并且最终，回风温度将因此向下调整。注意，此处，送风温度既不由用户控制也不由控制器自身控制。但是，对于控制器而言，控制送风温度是合乎要求的，如在本发明中一样。控制送风温度的主要理由是双重的:(1)舒适度和节能，以及(2)快速响应。首先，对于舒适度而言，如果阀门闭合比阀门打开更为频繁，则意味着该自动调温器持续测量到低于设定值的温度。换句话说，房间实际上并不需要这种冷却。在这种情况下，提高送风温度可更好地提供人体舒适度。同时，通过提高送风温度，冷却装置方的能量可被保存起来。因为通过控制送风温度增加了新的自由度，响应时间更快。
[0007]考虑到图示的传统FCU机械系统的运转(和问题)的常见场景。酒店房间是空闲的，温度为22°C。风机速度处于低设定值，此设定值在大多数酒店中是一种默认设定值。突然，一组五人进入该房间，并且如此一来，室温一特别是在人体和诸如计算机之类的其它热源所处区域中一升高。此时，自动调温器处的温度一远离人体和其它热源的位置处的温度一仍然是22°C。在热量从人体所在的区域向房间的设有自动调温器的区域扩散时，风机盘管机组将检测到一较高温度并打开阀门。
[0008]然而，在热量扩散到自动调温器的区域时存在时间延迟，自动调温器通常位于酒店房间的入口处的墙壁上或者接近床的位置上。无论将自动调温器设置于何处，自动调温器内的温度传感器通常实际上测量的均是不均匀的室内空气温度，从此意义上来说，这都不是令人满意的。另一方面，无论何处，来自热源的空气均是变暖的(即，来自该组人和他们的计算机)，并都将返回风机盘管机组。然而，暖空气并非必然经过自动调温器所处的位置。由此，传统风机盘管机组的自动调温器无法读取与回风相同的温度。最终，延迟时间的存在使得房间温度升高并高于预期空气温度。
[0009]在许多情况下，客人并非一进入酒店房间就改变风机速度设定值，因此甚至是在热量最终散发到自动调温器的区域并且在阀门打开时，风速仍然处于低设定值。就这点而论，在温度传感器感测到高温之后，但是在客人增大风机速度之前的这段时间，风机盘管机组只能提供在低风机速度设定值下可获得的冷却量，此低风机速度设定值低于高设定值或中等设定值。结果，在一段时间内，室温将高于预期室温。
[0010]在此方案中，存在几个要获取的重要观察值。第一观察值是感测回风的温度与感测自动调温器处的温度之间的延迟。由于通过房间的自然风量的存在，回风温度将在自动调温器处的温度之前增大。正是该延迟导致了室温的不受欢迎的上升