[发明专利]一种内嵌管式围护结构辐射供冷控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种内嵌管式围护结构辐射供冷控制系统及方法，该系统包括辐射供冷末端机构、除湿通风机构、冷热源换热机构和控制模块，所述冷热源换热机构包括冷热源单元与换热机构所述换热机构包括板式换热器、电磁三通阀、第一循环水泵和第二循环水泵，所述房间内设置有室内湿度传感器、室内干球温度传感器、露点温度传感器、风速传感器、黑球温度传感器和表面温度传感器；该方法包括以下步骤：一、参数设置；二、信号实时采集及同步上传；三、辐射末端供冷水温的调节；四、热舒适指标PMV值的调节。本发明适应于室外温度变化和室内温湿度变化，以使室内热环境满足室内人员热舒适需求并节约能耗。

主权项

1.一种内嵌管式围护结构辐射供冷控制方法，该方法采用的系统包括设置在房间(30)室内的辐射供冷末端机构和除湿通风机构、设置在房间(30)外且为所述辐射供冷末端机构和所述除湿通风机构供水的冷热源换热机构和对所述冷热源换热机构与所述除湿通风机构进行控制的控制模块，所述冷热源换热机构包括冷热源单元和与所述冷热源单元连接的换热机构，所述冷热源单元包括空气源热泵冷水机组(1)，所述换热机构包括板式换热器(5)、电磁三通阀(6)、第一循环水泵(7)和第二循环水泵(8)，所述板式换热器(5)的一次侧出口与电磁三通阀(6)的第一进口端连接，所述第一循环水泵(7)的出口与空气源热泵冷水机组(1)的入口连接；所述辐射供冷末端机构为设置在房间(30)内且嵌入供冷盘管(14)的辐射供冷地板，所述供冷盘管(14)的入口与板式换热器(5)的二次侧出口连接，所述供冷盘管(14)的出口与第二循环水泵(8)的入口连接，所述第二循环水泵(8)的出口与板式换热器(5)的二次侧入口相接；所述除湿通风机构包括新风机组(15)，所述新风机组(15)的回水口设置有电动二通阀(18)，所述电磁三通阀(6)的第二进口端、板式换热器(5)的一次侧入口和新风机组(15)的供水口均与空气源热泵冷水机组(1)的出水口连接，所述电磁三通阀(6)的出口端和新风机组(15)的回水口均与第一循环水泵(7)的入口连接,所述板式换热器(5)的二次侧出口与供冷盘管(14)的入口之间设置有辐射末端供水温度传感器(20)；所述房间(30)内设置有室内湿度传感器(22)、室内干球温度传感器(28)、露点温度传感器(23)、风速传感器(32)、黑球温度传感器(33)和设置在房间(30)地板表面的表面温度传感器(24)，所述房间(30)外设置有室外干球温度传感器(25)；所述控制模块包括主控制器(29)以及与主控制器(29)相接的数据采集单元(31)，所述辐射末端供水温度传感器(20)、室内湿度传感器(22)、室内干球温度传感器(28)、露点温度传感器(23)、风速传感器(32)、黑球温度传感器(33)、表面温度传感器(24)和室外干球温度传感器(25)的输出端均与数据采集单元(31)的输入端相接，所述电磁三通阀(6)和电动二通阀(18)均由主控制器(29)进行控制，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、参数设置：通过参数输入按键(34)预先设置室内的操作温度设定值t_os和热舒适指标PMV_s设定值；步骤二、信号实时采集及同步上传：在供冷盘管(14)供冷的过程中，风速传感器(32)对房间(30)室内的空气流速进行检测，并将检测到的室内的空气流速发送至数据采集单元(31)，黑球温度传感器(33)对房间(30)室内的黑球温度进行检测，并将检测到的黑球温度发送至数据采集单元(31)，室内干球温度传感器(28)为房间(30)室内的空气干球温度进行检测，室内湿度传感器(22)对房间(30)室内的空气相对湿度进行检测，并将检测到室内的空气相对湿度发送至数据采集单元(31)，表面温度传感器(24)对房间(30)地板表面的温度进行检测，并将检测到的地板表面的温度发送至数据采集单元(31)，露点温度传感器(23)对房间(30)的室内空气露点温度进行检测，并将检测到的室内空气露点温度发送至数据采集单元(31)，室外干球温度传感器(25)对房间(30)室外的空气干球温度进行检测，并将检测到的室外的空气干球温度发送至数据采集单元(31)，辐射末端供水温度传感器(20)对板式换热器(5)的二次侧出口的辐射末端供水温度进行检测，并将检测到的辐射末端供水温度发送至数据采集单元(31)，数据采集单元(31)按照预先设定的采样时间对室内的空气流速、黑球温度、室内的空气干球温度、室内的空气相对湿度、地板表面的温度、室内空气露点温度、辐射末端供水温度和室外的空气干球温度进行采集，且将所采集的室内的空气流速、黑球温度、室内的空气干球温度、室内的空气相对湿度、地板表面的温度、室内空气露点温度、辐射末端供水温度和室外的空气干球温度同步传送至主控制器(29)；其中，采样时间为0.1min～1min；步骤三、辐射末端供冷水温的调节：步骤301、主控制器(29)根据公式t_s,c＝0.52(20‑t_w)‑1.6(t_os‑22)+26.5，得到辐射末端供冷水温设定值t_s,c；其中t_w表示室外的空气干球温度，t_os表示室内的操作温度设定值；步骤302、主控制器(29)将辐射末端供冷水温设定值t_s,c和主控制器(29)接收到的辐射末端供水温度t_s进行比较，当t_s＝t_s,c，返回步骤二执行；否则t_s≠t_s,c时，执行步骤303；步骤303、当t_s>t_s,c时，主控制器(29)调节电磁三通阀(6)的开度减少，使得板式换热器(5)一次侧的供水流量增加，板式换热器(5)换热量增大，板式换热器(5)二次水侧出口的辐射末端供水温度降低，以使主控制器(29)接收到的辐射末端供水温度t_s与辐射末端供冷水温设定值t_s,c偏差值趋于零；当t_s<t_s,c时，主控制器(29)调节电磁三通阀(6)的开度增大，使得板式换热器(5)一次侧的供水流量减少，板式换热器(5)换热量减少，板式换热器(5)二次水侧出口的辐射末端供水温度升高，以使主控制器(29)接收到的辐射末端供水温度t_s与辐射末端供冷水温设定值t_s,c偏差值趋于零；步骤四、热舒适指标PMV值的调节：步骤401、主控制器(29)根据公式得到平均辐射温度其中V表示室内的空气流速，t_g表示黑球温度，t_a表示室内的空气干球温度；步骤402、主控制器(29)根据公式P_a＝φ_a×exp[16.6536‑4030.183/(t_a+235)]，得到人体周围空气的水蒸汽分压力P_a；其中，φ_a表示室内的空气相对湿度；步骤403、主控制器(29)根据公式得到穿衣面积系数f_cl；其中，I_cl表示服装热阻；步骤404、主控制器(29)根据如下公式得到衣服外表面温度t_cl和对流换热系数h_c；其中，M表示人体新陈代谢的产热量；步骤405、主控制器(29)根据公式得到人体热负荷率L；步骤406、主控制器(29)根据公式PMV＝[0.303exp(‑0.036M)+0.028]L，得到热舒适指标PMV实际值；步骤407、主控制器(29)将热舒适指标PMV_s设定值和热舒适指标PMV实际值进行比较，当PWV_s＝PWV，返回步骤二执行；否则PWV_s≠PWV时，执行步骤408；步骤408、当PWV_s<PWV时，主控制器(29)调节电磁三通阀(6)的开度减少，使得板式换热器(5)一次侧的供水流量增加，板式换热器(5)换热量增大，板式换热器(5)二次水侧出口的辐射末端供水温度降低，以使热舒适指标PMV实际值与热舒适指标PMV_s设定值的偏差趋于零；当PWV_s>PWV时，主控制器(29)调节电磁三通阀(6)的开度增大，使得板式换热器(5)一次侧的供水流量减少，板式换热器(5)换热量减少，板式换热器(5)二次水侧出口的辐射末端供水温度升高，以使热舒适指标PMV实际值与热舒适指标PMV_s设定值的偏差趋于零。