Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ХОЛОДИЛЬНИКОМ (НАГРЕВАТЕЛЕМ) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА (ТЕПЛА) И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, ЕГО РЕАЛИЗУЮЩАЯ
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ХОЛОДИЛЬНИКОМ (НАГРЕВАТЕЛЕМ) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА (ТЕПЛА) И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, ЕГО РЕАЛИЗУЮЩАЯ

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ХОЛОДИЛЬНИКОМ (НАГРЕВАТЕЛЕМ) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА (ТЕПЛА) И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, ЕГО РЕАЛИЗУЮЩАЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в холодильной технике. Сущность изобретения: стабилизирует заданную температуру внутри термостатируемого шкафа, тепло или холод из термостатируемого шкафа отводят через наружный радиатор источника тепловой энергии холодильника (нагревателя) непосредственно в наружную атмосферу и дополнительно - через поверхности частей шкафа, расположенных внутри и вне помещения, измеряют температуру внутри помещения, где установлен термостатируемый шкаф и в наружной атмосфере, сравнивают измеренные величины с заданной температурой внутри шкафа, определяют их разности, выделяют модули полученных разностей, сравнивают значения модулей между собой, по результатам сравнения регулируют отвод тепла или холода из термостатируемого шкафа через поверхности его частей, регулирование осуществляют путем смещения шкафа относительно границы, отделяющей помещение от наружной атмосферы. В части устройства система содержит термостатируемый шкаф, регулятор температуры внутри шкафа с задатчиком температуры, термоэлектрическую батарею, датчик температуры наружной атмосферы, датчик температуры в помещении, два формирователя модуля разностей температуры наружной атмосферы и помещения с заданной температурой внутри шкафа, три вычитающих элемента и устройство смещения термостатируемого шкафа. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2094713
Класс(ы) патента: F25B21/02
Номер заявки: 96107090/06
Дата подачи заявки: 09.04.1996
Дата публикации: 27.10.1997
Заявитель(и): Открытое акционерное общество Производственно-коммерческая фирма "МАГРИ"
Автор(ы): Богданов Б.М.; Вагин А.В.; Корчагин М.В.; Киреев В.П.; Руссо В.Е.; Шатров Ю.М.
Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество Производственно-коммерческая фирма "МАГРИ"
Описание изобретения: Изобретение относится к холодильной технике и может найти применение в технологии хранения различного вида продуктов, в промышленных и бытовых холодильных установках.
Известен способ управления холодильником, при котором задают температуру внутри холодильника, измеряют текущее значение той же температуры, определяют их разность, в соответствии с которой формируют сигнал управления холодильным агрегатом, тепло из холодильника отводят при этом через наружный радиатор холодильного агрегата [1 3]
Известны также устройства для его осуществления, содержащие задатчик температуры внутри холодильника, датчик той же температуры, вычитающий элемент, усилитель преобразователь, холодильный агрегат различного типа с наружным радиатором отвода тепла из холодильника [1 3]
Однако в указанном способе и устройстве, в которых использован холодильный агрегат компрессионного типа с теплоносителем на основе фреона [1] не обеспечивается экологическая чистота. Кроме того, в этом способе и устройстве отсутствует возможность использования естественного холода (тепла) наружной атмосферы для снижения за счет этого разности температур внутри и вне холодильника, от которой во многом зависит энергопотребление холодильника. Поэтому энергозатраты в них не могут быть уменьшены ниже предела, определяемого минимально возможной разностью температур внутри холодильника и в отапливаемом помещении, где холодильник установлен, температура, как правило, не может быть менее от +15 до -10oC.
Известный способ и устройство, основанные на адсорбционных холодильных агрегатах [2] хотя и лишены недостатка, связанного с экологической чистотой, но в них также не используется естественный холод (тепло) наружной атмосферы, а энергопотребление адсорбционного холодильника значительно выше компрессионного при одинаковой разности температур внутри и вне холодильника. Известные системы управления с компрессионным [1] и адсорбционным [2] холодильниками предназначены для работы в отапливаемом помещении и не могут, кроме всего прочего, переводиться в режим нагрева в случае уменьшения температуры помещения ниже заданной внутри холодильника, что может привести к нежелательному замораживанию содержимого холодильника.
Известный способ и система управления, использующие для охлаждения (или нагрева) эффект Пельтье, а в качестве холодильного (нагревательного) агрегата соответственно термоэлектрическую батарею [3] могут переводиться, при необходимости, в режим нагрева, обладают экологической чистотой, но в них также не используется естественный холод (тепло) наружной атмосферы, расход энергии в них значительно выше компрессионного и адсорбционного.
Известен также способ управления адсорбционным холодильником и устройство, его реализующее, с использованием естественного тепла, при котором аккумулируют солнечную энергию в адсорбере с поглощающим экраном, установленном в наружной атмосфере, транспортируют ее по теплопроводам к холодильному агрегату адсорбционного типа, подведенную энергию преобразуют обычным для адсорбционных холодильников способом в холод внутри холодильника, стабилизируют заданную температуру в холодильнике [4] Однако такой способ и реализующее его устройство могут быть применены лишь в соответствующей климатической зоне, не могут работать (как и в упомянутом выше случае) в режиме нагрева, конструктивно сложны, немобильны и не нашли широкого использования в бытовой холодильной технике.
Известен, кроме того, способ управления холодильником с использованием естественного холода [5] при котором измеряют температуру внутри термостатируемого шкафа холодильника и в наружной атмосфере вне помещения, где расположен шкаф холодильника, стабилизируют заданную температуру внутри шкафа, тепловую энергию из термостатируемого шкафа, при этом отводят через наружный радиатор источника тепловой энергии холодильника и частично через поверхность термостатируемого шкафа.
Известна система управления, реализующая этот способ [5] содержащая термостатируемый шкаф холодильника, регулятор температуры внутри шкафа с задатчиком и датчиком внутренней температуры шкафа, источник тепловой энергии холодильника в виде компрессорного холодильного агрегата и датчик температуры наружной атмосферы [5] В этом способе и устройстве частично используется естественный холод за счет принудительной подачи воздуха из наружной атмосферы по воздуховодам в полость между кожухом и стенками шкафа холодильника. Интенсивность подачи воздуха регулируется здесь по информации о температуре наружной среды.
При температуре атмосферы выше температуры помещения, где установлен холодильник и куда отводится основная часть тепла из холодильника через наружный радиатор холодильного агрегата, приток наружного воздуха будет лишь увеличивать затраты энергии. Кроме того, принудительная подача воздуха из атмосферы требует дополнительной затраты энергии, конструкция такой системы, как и в упомянутом выше случае, громоздка, немобильна. Этот способ и система, его реализующая (как и в предыдущих указанных способе и устройстве), могут работать лишь при положительной разности температур в помещении, где установлен холодильник, и внутри термостатируемого шкафа, т. е. и способ и устройство работают только в режиме охлаждения.
Задача изобретения устранение указанных недостатков, снижение (минимизирование) энергопотребления холодильником (нагревателем) в широком диапазоне изменения температур в помещении и в наружной атмосфере.
Данная задача достигается тем, что в известном способе управления холодильником с использованием естественного холода, при котором измеряют температуру внутри термостатируемого шкафа холодильника и в наружной атмосфере вне помещения, где расположен шкаф, стабилизируют заданную температуру внутри шкафа, тепловую энергию из термостатируемого шкафа, при этом отводят через наружный радиатор источника тепловой энергии холодильника и частично через поверхность термостатируемого шкафа, согласно изобретению термостатируемый шкаф устанавливают на границе, отделяющей помещение от наружной атмосферы, причем часть корпуса шкафа с наружным радиатором источника тепловой энергии размещают вне помещения, тепло или холод через наружный радиатор источника энергии отводят непосредственно в наружную атмосферу, дополнительно измеряют температуру внутри помещения, где установлен термостатируемый шкаф, сравнивают измеренные величины температур в наружной атмосфере и в помещении с заданной величиной температуры внутри термостатируемого шкафа, определяют их разности, выделяют модули полученных разностей, сравнивают значения модулей между собой и по результатам сравнения регулируют отвод тепла или холода из термостатируемого шкафа через поверхности его частей, расположенных внутри и вне помещения, регулирование отвода тепла или холода из шкафа через поверхности его частей осуществляют, например, путем смещения шкафа внутрь или наружу помещения относительно границы, отделяющей помещение от наружной атмосферы.
Указанная цель в предложенной системе управления достигается тем, что в известной системе, которая содержит термостатируемый шкаф холодильника, регулятор температуры внутри шкафа с задатчиком и датчиком температуры внутри шкафа, холодильный агрегат, соединенный своим входом с выходом регулятора температуры, и датчик температуры наружной атмосферы, согласно изобретению холодильный агрегат выполнен в виде термоэлектрической холодильно-нагревательной батареи с наружным радиатором, размещенной в стенке термостатируемого шкафа, кроме того, в систему управления введены датчик температуры внутри помещения, где установлен термостатируемый шкаф, два формирователя модуля разностей температур наружной атмосферы и внутри помещения с температурой, заданной внутри термостатируемого шкафа соответственно, три вычитающих элемента и устройство смещения термостатируемого шкафа, вход которого подключен к выходу третьего вычитающего элемента, а его выход кинематически связан со шкафом, входы первого и второго вычитающих элементов соединены с выходом задатчика регулятора температуры и с выходом датчиков температуры наружной атмосферы и внутри помещения соответственно, входы первого и второго формирователей модуля соединены с выходами первого и второго вычитающих элементов соответственно, выходы обоих формирователей модуля подключены ко входам третьего вычитающего элемента, причем термостатируемый шкаф установлен в направляющих с возможностью его перемещения относительно границы, разделяющей помещение на внутреннюю и наружные части, а стенка термостатируемого шкафа, в которой установлена термоэлектрическая батарея, обращена к наружной атмосфере; при этом устройство смещения термостатируемого шкафа может быть выполнено в ручном или автоматическом вариантах:
устройство смещения, выполненное в виде рукоятки, закрепленной на корпусе термостатируемого шкафа, двухполярного индикатора-указателя со шкалой деления которой соответствуют требуемой величине и направлению смещения шкафа, и отсчетного устройства в виде шкалы, установленной на корпусе шкафа, деления которой соответствуют величине и направлению осуществленного смещения шкафа от его нулевого положения, и индекса, закрепленного неподвижно относительно направляющих, причем вход индикатора-указателя устройства смещения подключен к выходу третьего вычитающего элемента системы управления;
устройство смещения, выполненное в виде электродвигателя, вал которого кинематически связан с корпусом шкафа, суммирующего усилителя и датчика положения термостатируемого шкафа, относительно границы, разделяющей помещение на внутреннюю и наружную части, выход суммирующего усилителя подключен к входу электродвигателя, а его входы соединены с выходом датчика положения корпуса шкафа и с выходом третьего вычитающего элемента системы управления, причем датчик положения шкафа закреплен неподвижно относительно направляющих шкафа и кинематически связан с корпусом термостатируемого шкафа.
Совокупность признаков, отличающих предлагаемое технические решения от прототипа, применительно к цели изобретения, автором неизвестны, и следовательно, удовлетворяют критериям новизны и изобретательского уровня.
Способ в общем виде реализуется следующим образом.
Термостатируемый шкаф холодильника (нагревателя) устанавливают на границе, отделяющей помещение от наружной атмосферы, причем часть корпуса шкафа с наружным радиатором источника тепловой энергии размещают вне помещения, измеряют датчиками температуру внутри термостатируемого шкафа, температуру наружной атмосферы и температуру внутри помещения, где установлен термостатируемый шкаф холодильника (нагревателя), стабилизируют при помощи регулятора температуры и источника тепловой энергии, выполненного, например, в виде термоэлектрической холодильно-нагревательной батареи Пельтье с наружным радиатором, введенную в регулятор от его задатчика температуру внутри термостатируемого шкафа. Тепло (или холод) из шкафа в процессе управления отводят через наружный радиатор термоэлектрической холодильно-нагревательной батареи, находящимся в контакте с внешней средой, непосредственно в наружную атмосферу. Тепловую энергию из термостатируемого шкафа (тепло или холод) отводят также через поверхности частей корпуса термостатируемого шкафа, расположенных внутри и вне помещения, за счет их теплопроводности в наружную атмосферу или внутрь помещения, где установлен шкаф в зависимости от разности температур внутри шкафа и вне его. С помощью вычитающих элементов сравнивают измеренные величины температур в наружной атмосфере и в помещении с заданной величиной температуры внутри термостатируемого шкафа и определяют их разности, выделяют модули полученных разностей в формирователях модуля, сравнивают значения модулей между собой также с помощью своего вычитающего элемента и по результатам сравнения вручную или автоматически регулируют отвод тепла или холода через поверхности его частей, расположенных внутри и вне помещения, например, путем смещения термостатируемого шкафа внутрь или наружу помещения относительно границы, разделяющей помещение на внутреннюю и наружные части.
Величину и направление смещения определяют, например, в соответствии с формулами

где ΔL величина смещения корпуса шкафа от его установочного начального положения;
модуль разности температур наружной атмосферы (Θн) и заданной внутри термостатируемого шкафа (Θз);
модуль разности температур внутри помещения, где размещен шкаф (Θп) и заданной внутри термостатируемого шкафа;
k коэффициент пропорциональности, учитывающий соотношение интенсивностей отвода тепловой энергии из термостатируемого шкафа через радиатор термоэлектрической батареи и через поверхность термостатируемого шкафа;
знаки + и -, полученные в результате вычисления, определяют направление смещения шкафа, + соответствует смещению шкафа внутрь помещения, - соответствует смещению шкафа наружу помещения.
В результате описанных выше операций корпус термостатируемого шкафа в процессе управления будет находиться в положении, соответствующем максимально возможному использованию естественного холода (тепла) вне термостатируемого шкафа, и энергопотребление холодильника (нагревателя) будет минимизироваться.
Кроме того, при управлении по предложенному способу в случае отрицательной разности между заданной и измеренной температурой внутри термостатируемого шкафа холодильник (нагреватель) работает в режиме охлаждения, а при положительной их разности он автоматически переводится в режим нагрева, чего не допускают известные способы управления.
Регулирование отвода тепла или холода через поверхности частей корпуса термостатируемого шкафа может осуществляться (при неподвижном термостатируемом шкафе) путем изменения теплопроводности этих частей по тому же алгоритму (формула п. 1) за счет применения, например, жалюзей, установленных на частях корпуса шкафа, и управляемых вручную или автоматически, аналогично описанному выше управлению смещением шкафа.
На фиг.1 показана функциональная схема предложенной системы управления; на фиг.2 и 3 варианты выполнения устройства смещения корпуса термостатируемого шкафа.
Система содержит (фиг.1) термостатируемый шкаф 1, регулятор 2 температуры внутри термостатируемого шкафа с задатчиком 3 и датчиком 4 температуры внутри шкафа, холодильно-нагревательную термоэлектрическую батарею 5 с наружным радиатором 6, установленную в стенке термостатируемого шкафа 1, датчик температуры наружной атмосферы 7, датчик температуры внутри помещения 8, формирователь модуля 9 разности температуры в наружной атмосфере и заданной внутри термостатируемого шкафа, формирователь модуля 10 разности температуры в помещении и заданный внутри термостатируемого шкафа, первый, второй и третий вычитающий элементы 11, 12 и 13 соответственно, устройство смещения 14 термостатируемого шкафа, направляющие 15, граница 16, разделяющая помещение на внутреннюю и наружные части.
Устройство смещения термостатируемого шкафа в ручном варианте управления содержит (фиг. 2) рукоятку 17, двухполярный индикатор указатель 18 смещения корпуса шкафа со шкалой 19, деления которой соответствуют требуемой величине и направлению смещения шкафа относительно границы 16, разделяющей помещение на внутреннюю и наружную части, шкалу 20 отсчетного устройства, деления которой соответствуют величине и направлению осуществленного смещения шкафа, индекс 21 отсчетного устройства.
Устройство смещения термостатируемого шкафа в автоматическом варианте содержит (фиг. 3) электродвигатель 22, суммирующий усилитель 23, датчик положения 24 шкафа.
На фиг.1 3, кроме того, обозначено
Θз заданная температура внутри термостатируемого шкафа;
Θв температура внутри термостатируемого шкафа;
Θн температура наружной атмосферы;
Θп температура помещения;
σ сигнал управления термоэлектрической батареей;
Q холод (тепло), генерируемый термоэлектрической батареей;
Q* отводимое из шкафа тепло (холод) через радиатор и через поверхность шкафа;
DL смещение термостатируемого шкафа.
Входы регулятора 2 температуры шкафа 1 подключены к задатчику 3 и датчику 4, выход регулятора 1 подключен к термоэлектрической батарее 5 с наружным радиатором 6, обращенным к наружной атмосфере. Входы первого 11 и второго 12 вычитающих элементов соединены с выходом задатчика 3 регулятора 2 температуры и с выходами датчиков температуры наружной атмосферы 7 и температуры внутри помещения 8 соответственно. Выходы вычитающих элементов 11 и 12 соединены с входом своего формирователя модуля 9 и 10, выходы которых соединены с входами третьего вычитающего элемента 13, подключенного своим выходом в свою очередь к входу устройства смещения 14 термостатируемого шкафа 1. Выход устройства смещения 14 кинематически связан с корпусом шкафа 1.
Корпус шкафа 1 установлен в направляющих 15 с возможностью его перемещения относительно границы 16, разделяющей помещение на внутреннюю и наружную части.
Рукоятка 17 (фиг.2) устройства смещения 14 (в ручном варианте) закреплена на корпусе термостатируемого шкафа 1, вход индикатора указателя 18 подключен к выходу третьего вычитающего элемента 13. Шкала отсчетного устройства 20 закреплена на корпусе термостатируемого шкафа, а индекс 21 отсчетного устройства установлен неподвижно относительно направляющих 15.
Электродвигатель 22 (фиг. 3) устройства смещения 14 (в автоматическом варианте) кинематически связан с корпусом термостатируемого шкафа и подключен к выходу суммирующего усилителя 23. Входы суммирующего усилителя соединены с выходом третьего вычитающего элемента 13 и с выходом датчика положения 24 шкафа 1. Датчик положения 24 установлен неподвижно относительно направляющих 15 и кинематически (по входу) связан с термостатируемым шкафом 1.
Система управления работает следующим образом.
Включается холодильник (нагреватель), в регулятор 2 температуры задатчиком 3 водится заданная температура (Θз), сигнал задатчика 3 сравнивается в регуляторе 2 с сигналом отрицательной обратной связи датчика 3 температуры (Θв) внутри термостатируемого шкафа 1, и по их разности формируется управляющий сигнал (σ) соответствующей полярности, поступающий в виде электрического напряжения на холодильно-нагревательную термоэлектрическую батарею 5. В соответствии с эффектом Пельтье термобатарея 5 преобразует энергию электрического сигнала (σ) в холод или тепло (Q). В зависимости от полярности питающего напряжения внутренние спаи элементов термобатареи либо охлаждаются (при температуре внутри шкафа выше заданной), либо нагреваются (при температуре внутри шкафа ниже заданной), а наружные спаи соответственно либо нагреваются, либо охлаждаются (Зорин И. В. и Зорина З. Я. Термоэлектрические холодильники и генераторы. Л. Энергия, 1973, гл. I, II.
В процессе работы системы управления тепло (или холод) из термостатируемого шкафа (Q*) отводится через наружный радиатор 6 термобатареи 5 непосредственно в наружную атмосферу, поскольку радиатор 6 обращен к наружной атмосфере и непосредственно с ней контактирует. Тепло отводится в случае, если температура наружного радиатора 6 выше температуры наружной среды (режим охлаждения), а холод, если температура радиатора ниже температуры наружной среды. Тепло или холод (Q*), кроме того, отводится (или утекает) из термостатируемого шкафа 1 через его поверхность за счет теплопроводности стенок частично в наружную атмосферу и частично в помещение, где расположен шкаф. При температуре вне шкафа (в помещении или в наружной атмосфере) ниже температуры внутри его, но выше заданной, тепло отводится, в противном случае из него утекает холод.
Сущность данного технического решения состоит в установке корпуса шкафа 1 холодильника (нагревателя) относительно границы 16, разделяющей помещение на внутреннюю и наружные части, в такое положение, при котором в процессе работы системы управления в зависимости от изменения температуры наружной среды, температуры внутри помещения и заданной внутри холодильника (нагревателя), суммарное отводимое тепло (или холод) через радиатор 6 и корпус шкафа 1 было бы минимально возможным, а его утечка через корпус 6 была бы также минимальна. В частном случае, например, при равенстве температур внутри и снаружи помещения и заданной температуры внутри холодильника (нагревателя) затраты энергии на охлаждение (или нагрев) в системе будут практически отсутствовать. Энергия затрачивается в этом случае незначительно лишь на электропитание системы управления в режиме холостого хода. Положение корпуса шкафа 1 холодильника (нагревателя) в этом случае относительно границы 16 может быть любым. Для определенности в качестве установочного начального положения термостатируемого шкафа принимается его симметричное расположение границы 16. Смещение корпуса термостатируемого шкафа от его установочного начального положения при работе системы осуществляется следующим образом.
Сигналы с датчиков температуры наружной среды 7 (Θн) и внутри помещения 8 (Θп) поступают на входы первого и второго вычитающих элементов 11 и 12 соответственно. В вычитающих элементах 11 и 12, куда одновременно подается сигнал с задатчика 3, образуется разность сигналов Θнз и Θпз (формула (1)). Сигналы полученных разностей поступают на входы формирователей модуля 9 и 10, выполненных, например, на усилителе и двух диодах (Тетельбаум И. М. Шнейдер Ю. Р. 400 схем для АВМ. М. Энергия, 1979, с. 60, схема 2 5 2.
Сигналы с выходов формирователя модуля 9 и 10 поступают в вычитающий элемент 13. При этом сигнал с формирователя модуля 9 поступает в него со знаком +, а сигнал с формирователя модуля 10 со знаком -.
Вычитающие элементы 11, 12 и 13 выполнены, например, на операционном усилителе (там же, с. 5, таб. B 1).
Разностный сигнал с выхода вычитающего элемента 13, соответствующий требуемому положению корпуса шкафа 1, подается на устройство смещения 14, с помощью которого шкаф 1 устанавливается в вышеописанное положение.
Установка термостатируемого шкафа при ручном варианте исполнения устройства смещения 14 производится следующим образом (фиг.2).
Сигнал с выхода вычитающего элемента 13 поступает на вход двухполярного индикатора указателя 18 устройства смещения со шкалой 19, деления которой указывают величину и направление смещения шкафа 1, соответствующие минимуму энергопотребления холодильника (нагревателя) при данных значениях температур внутри помещения, в наружной атмосфере и заданной температуре внутри термостатируемого шкафа.
Двухполярный индикатор указатель выполнен, например, на двухполярном милливольтметре с соответствующей градуировкой его шкалы.
Пользователь холодильника (нагревателя) по показаниям индикатора - указателя принимает решение о необходимости смещения корпуса шкафа 1 (раз в сезон, раз в месяц и т.п.) и при помощи рукоятки 17, закрепленной на корпусе шкафа 1, перемещает шкаф в направляющих 15 до положения, определяемое по показаниям шкалы 20 отсчетного устройства, совпадающим с показаниями индикатора указателя 18.
Установка термостатируемого шкафа 1 в автоматическом варианте устройства смещения 14 производится следующим образом (фиг.3).
Сигнал с выхода вычитающего элемента 13 поступает на вход суммирующего усилителя 23 устройства смещения 14, на другой вход которого подается сигнал отрицательной обратной связи от датчика положения 24 корпуса шкафа 1. Датчик положения 24 выполнен, например, в виде потенциометра, закрепленного неподвижно относительно направляющих 15, а его токосъемный подвижный контакт через передачу кинематически связан с корпусом шкафа 1.
По разности этих сигналов на выходе суммирующего усилителя 23 формируется сигнал управления электродвигателем 22. Двигатель через кинематическую передачу перемещает корпус шкафа 1 до тех пор, пока сигнал с выхода вычитающего элемента 13 не будет равен сигналу обратной связи с датчика положения 24. Корпус шкафа 1 установится в положение, соответствующее минимально возможному потреблению системой электроэнергии.
При изменении температур внутри и вне помещения или заданной температуры в регуляторе положение корпуса шкафа 1 будет отслеживать эти изменения и обеспечивать минимально возможное энергопотребление холодильником (нагревателем).
Проведенные в НИМИ исследования, включая математическое моделирование среднегодового суточного энергопотребления холодильником (нагревателем), управляемым по предложенному способу, с учетом изменения среднемесячных и среднесуточных температур наружной атмосферы в средней полосе Европы (регион г. Варшавы) показало, что экономия электроэнергии в таком холодильнике (нагревателе) по сравнению с традиционным компрессорным, работающим в отапливаемом помещении, достигает 80% Проведенные маркетинговые исследования показали также, что холодильники (нагреватели) с системой управления, построенной на основе данного технического решения, могут найти широкий спрос примерно в 60 70% регионов Земного шара.
Таким образом доказана промышленная применимость предложенного технического решения.
Формула изобретения: 1. Способ управления термоэлектрическим холодильником (нагревателем) с использованием естественного холода (тепла), при котором измеряют температуру внутри термостатируемого шкафа холодильника и в наружной атмосфере вне помещения, где расположен шкаф, стабилизируют заданную температуру внутри шкафа, тепловую энергию из термостатируемого шкафа при этом отводят через наружный радиатор источника тепловой энергии холодильника и частично через поверхность термостатируемого шкафа, отличающийся тем, что термостатируемый шкаф устанавливают на границе, отделяющей помещение от наружной атмосферы, причем часть корпуса шкафа с наружным радиатором источника тепловой энергии размещают вне помещения, тепло или холод из шкафа через наружный радиатор источника тепловой энергии отводят непосредственно в наружную атмосферу, дополнительно измеряют температуру внутри помещения, где установлен термостатируемый шкаф, сравнивают измеренные величины температур в наружной атмосфере и в помещении с заданной величиной температуры внутри термостатируемого шкафа, определяют их разности, выделяют модули полученных разностей, сравнивают значения модулей между собой и по результатам сравнения регулируют отвод тепла или холода из термостатируемого шкафа через поверхности его частей, расположенных внутри и вне помещения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулирование отвода тепла или холода из термостатируемого шкафа через поверхности его частей осуществляют путем смещения шкафа внутрь или наружу помещения относительно границы, отделяющей помещение от наружной атмосферы.
3. Система управления термоэлектрическим холодильником (нагревателем) с использованием естественного холода (тепла), содержащая термостатируемый шкаф холодильника, регулятор температуры внутри шкафа с задатчиком и датчиком температуры внутри шкафа, холодильный агрегат, соединенный своим входом с выходом регулятора температуры, и датчик температуры наружной атмосферы, отличающаяся тем, что холодильный агрегат выполнен в виде термоэлектрической холодильно-нагревательной батареи с наружным радиатором, размещенной в стенке термостатируемого шкафа, кроме того, в систему управления введены датчик температуры внутри помещения, где установлен термостатируемый шкаф, два формирователя модуля разностей температур наружной атмосферы и внутри помещения с температурой, заданной внутри термостатируемого шкафа соответственно, три вычитающих элемента и устройство смещения термостатируемого шкафа, вход которого подключен к выходу третьего вычитающего элемента, а его выход кинематически связан со шкафом, входы первого и второго вычитающих элементов соединены с выходом задатчика регулятора температуры и с выходами датчиков температуры наружной атмосферы и внутри помещения соответственно, входы первого и второго формирователя модуля соединены с выходами первого и второго вычитающих элементов соответственно, выходы обоих формирователей модуля подключены к входам третьего вычитающего элемента, причем термостатируемый шкаф установлен в направляющих с возможностью его перемещения относительно границы, разделяющей помещение на внутреннюю и наружные части, а стенка термостатируемого шкафа, в которой установлена термоэлектрическая батарея, обращена к наружной атмосфере.
4. Система по п.3, отличающаяся тем, что устройство смещения термостатируемого шкафа выполнено в виде рукоятки, закрепленной на корпусе термостатируемого шкафа, двухполярного индикатора-указателя со шкалой, деления которой соответствуют требуемой величине и направлению смещения термостатируемого шкафа, и отсчетного устройства в виде шкалы, установленной на корпусе шкафа, деления которой соответствуют величине и направлению осуществленного смещения шкафа от его нулевого положения, и индекса, закрепленного неподвижно относительно направляющих, причем вход индикатора-указателя устройства смещения подключен к выходу третьего вычитающего элемента системы управления.
5. Система по п.3, отличающаяся тем, что устройство смещения термостатируемого шкафа выполнено в виде электродвигателя, вал которого кинематически связан с корпусом шкафа, суммирующего усилителя и датчика положения термостатируемого шкафа относительно границы, разделяющей помещение на внутреннюю и наружные части, выход суммирующего усилителя подключен к входу электродвигателя, а его входы соединены с выходом датчика положения корпуса шкафа и с выходом третьего вычитающего элемента системы управления, причем датчик положения шкафа закреплен неподвижно относительно направляющих шкафа и кинематически связан с корпусом термостатируемого шкафа.