1介绍

通风和空调系统对建筑物的总能耗有很大的贡献。

然而，在安装和调试之后，很少对它们进行评估，更不用说在性能方面进行优化

它们在正常运行时的效率。其中一个原因是，除了缺乏安装人员和

运营商——缺乏对系统进行分布式监控的有效可能性，尤其是对于大型企业

安装。然而，分析表明，通过改进控制策略，可以节省多达40%的能源[1]。流量

空调系统中使用的传感器应易于安装、经济高效且坚固耐用。微机械热加工

众所周知，基于薄膜技术的流量传感器非常敏感[2,3]。然而，它们是脆弱的，而且

命名法

加热器上下游方向热电堆的UU、UD电压

TDI、TDO、TUI、TUO内部（I，靠近加热器）和外部（O，靠近外围）的温度

上下游方向的热接点

ti，指中央加热器（I）和箔材外围（O）周围的平均温度

技术成本相对较高。在试图使用相同的基本工作原理，但更稳健的设计，薄

柔性PCB（印刷电路板）载体被证明是一个很有前途的技术基础[4，5]。关于

由于风管尺寸大，且总是湍流，传感器也应具有一定的集成度

或者在整个空气管道的直径上取平均值，而不是提供点测量[6]。热的

（量热法）流量传感器表现出这种特性，可以相应地调整形状以适应不同的流道。

此外，它们可以低成本生产，例如使用标准印刷电路板技术[7]。然而，一个

这种基于PCB的传感器的缺点是用作热敏电阻的铜引线的电阻低，使得读数不准确

电子挑战。热电堆可作为测量上游温差的替代方法

以及暴露在水流中的加热元件的下游。

2设计

传感器布局如图1a所示，其中Ag-Ni热电堆围绕中心电极对称布置

镍加热器。介质在传感器表面流动所引起的对流换热影响传感器的性能

加热器产生的温度场。一方面，靠近加热器的热接点温度

另一方面，水流下游的整体温度高于周边温度。

不同的温度导致上下游方向的两个热电压UD，UU。每个电压为

与内外温差成正比。

如图1b所示，有限元模拟显示，对于恒定的加热功率，热电堆的总和

作为输出信号的电压仅适用于约v<2 m/s的低流量范围，以补偿有效的

对流冷却在较高的流速下，加热功率必须通过电子调节器进行适当调节

控制器。选择热电堆电压之和作为工艺参数进行控制，

由下式得出：

（a） （二）

图1：（a）传感器布局示意图。银和镍金属薄膜沉积在载体箔上。金属膜形成两个热电堆

围绕中心镍加热器对称布置。铝箔的长度可以调整，以适应不同的风道几何形状。（b） 彩色编码

采用三维有限元法模拟了加热器功率为100mw，最大流速为100mw时的温度分布

vmax的正x方向=0.5 m/s。

832