空調系統需要對空氣管道中的質量流和能量流進行永久監測,以評估其正常運行
并檢測和糾正可能隨時間發生的變化。這是優化能源效率的先決條件。
這樣的分布式監測系統需要低成本和健壯的流量傳感器,這些傳感器必須不是非常精確,而是提供良好的性能
指示空調系統內的流量分布。本文提出了一種基于厚膜的新型流量傳感器
通過絲網印刷在塑料載體上沉積的熱電堆。研究了柔性印制熱電堆傳感器
以流道為特征,證明該技術在空調系統中的可行性。傳感器
隨著流速的增加,表現出嚴格的遞增行為,這與有限元模擬結果吻合得很好。.簡介
通風和空調系統對建筑物的整體能耗有著重要的貢獻。
然而,在安裝和調試之后,他們幾乎沒有得到評估,更不用說對其進行優化了
在正常運行期間的效率。原因之一——除了安裝人員意識不足,以及
操作員-缺乏對系統進行分布式監控的有效可能性,特別是對于較大的系統
安裝。盡管如此,分析表明,改進的控制策略可以節省多達40%的能源[1]。流量
空調系統中使用的傳感器應易于安裝、經濟高效和健壯。微機械熱
基于薄膜技術的流量傳感器已知非常敏感[2,3]。但是,它們是脆弱的,而且命名法
加熱器上下游方向熱電堆的UU、UD電壓
TDI、TDO、TUI、TUO內部(I,靠近加熱器)和外部(O,靠近外圍)的溫度
上下游方向的熱接點
ti,指中央加熱器(I)和箔材外圍(O)周圍的平均溫度
技術成本相對較高。在試圖使用相同的基本工作原理,但更穩健的設計,薄
柔性PCB(印刷電路板)載體被證明是一個很有前途的技術基礎[4,5]。關于
由于風管尺寸大,且總是湍流,傳感器也應具有一定的集成度
或者在整個空氣管道的直徑上取平均值,而不是提供點測量[6]。熱的
(量熱法)流量傳感器表現出這種特性,可以相應地調整形狀以適應不同的流道。
此外,它們可以低成本生產,例如使用標準印刷電路板技術[7]。然而,一個
這種基于PCB的傳感器的缺點是用作熱敏電阻的銅引線的電阻低,使得讀數不準確
電子挑戰。熱電堆可作為測量上游溫差的替代方法
以及暴露在水流中的加熱元件的下游。
2.設計
傳感器布局如圖1a所示,其中Ag-Ni熱電堆圍繞中心電極對稱布置
鎳加熱器。介質在傳感器表面流動所引起的對流換熱影響傳感器的性能
加熱器產生的溫度場。一方面,靠近加熱器的熱接點溫度
另一方面,水流下游的整體溫度高于周邊溫度。
不同的溫度導致上下游方向的兩個熱電壓UD,UU。每個電壓為
與內外溫差成正比。
如圖1b所示,有限元模擬顯示,對于恒定的加熱功率,熱電堆的總和
作為輸出信號的電壓僅適用于約v<2 m/s的低流量范圍。補償有效的
對流冷卻在較高的流速下,加熱功率必須通過電子調節器進行適當調節
控制器。選擇熱電堆電壓之和作為工藝參數進行控制,
由下式得出: |