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CN106765880A - 确定供水开启时辐射供冷系统辐射板表面温度变化的方法 - Google Patents

确定供水开启时辐射供冷系统辐射板表面温度变化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种确定供水开启时辐射供冷系统辐射板表面温度变化的方法，包括以下步骤：根据辐射供冷空调系统实际运行条件，确定辐射板表面温度变化的影响因素及各因素的变化范围；根据确定的辐射板表面温度变化规律的影响因素及各因素的变化范围，运用ANSYS软件模拟不同影响因素下供水开启时辐射板表变温度变化情况，获取样本数据；基于SAS软件，运用统计分析程序样本数据回归分析，获得供水开启时辐射板表面温度变化预测模型。本发明回归分析获得的预测结果准确性较高，控制系统简单，可以实现实时控制，适宜在居住建筑供暖系统控制中应用。

Description

确定供水开启时辐射供冷系统辐射板表面温度变化的方法
技术领域
本发明属于辐射供冷技术领域，具体涉及确定供水开启时辐射供冷系统辐射板表面温度变化的方法。
背景技术
辐射供冷空调系统与传统空调系统相比，具有舒适性好，无吹风感，无噪音，室内温度场分布均匀，节能的优点。辐射供冷空调系统实现了温湿度独立控制，解决了温湿度耦合造成的能源浪费问题。在相同的热湿环境下，采用辐射供冷空调系统，人体热舒适感相同的前提下，可以提高室内设计温度1-2℃。目前，我国辐射供冷空调系统的供水温度一般为16℃，回水温度为18℃，因此，辐射供冷空调系统为低品位冷源的利用提供了可能，展现了其节能的优势。基于辐射供冷空调系统节能与舒适的优势，解决环境问题，响应国家建立资源节约型与环境友好型的战略，辐射供冷空调系统成为低能耗建筑和绿色建筑的首选空调系统形式之一，具有广阔的应用前景。
与传统空调系统相比，辐射供冷空调系统拥有大面积的冷辐射表面，因此结露是其最大的问题。在辐射供冷空调系统中，为了防止冷辐射面出现结露，辐射板表面温度与贴附层露点温度需要一定的温差，即安全温差。当辐射板表面温度与贴附层露点温度之差小于设定的安全温差时，辐射空调系统的冷表面就会出现结露的风险。在实际的辐射供冷空调系统中，当室内湿负荷突然增加时，需调节供水流量或提高供水温度来防结露。采用关闭供水防结露后，系统达到稳定时，当辐射板表面温度与贴附层露点温度之差大于安全温差时，为充分发挥该系统供冷能力，降低能耗，需再次开启供水，以降低辐射板表面温度，从而充分发挥辐射空调的供冷能力，减少能量浪费。因此，在研究辐射供冷房间湿量扩散特性、湿度分层特性以及贴附层露点温度动态变化的基础上，有必要揭示供水开启时辐射板表面温度变化规律，为辐射供冷系统有效控制防结露提供技术基础。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种确定供水开启时辐射供冷系统辐射板表面温度变化的方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
确定供水开启时辐射供冷系统辐射板表面温度变化的方法，包括以下步骤：
1)根据辐射供冷空调系统实际运行条件，确定辐射板表面温度变化的影响因素及各因素的变化范围；
2)根据步骤1)确定的辐射板表面温度变化规律的影响因素及各因素的变化范围，运用ANSYS软件模拟不同影响因素下供水开启时辐射板表变温度变化情况，获取样本数据；
3)基于SAS软件，运用统计分析程序对步骤2)获得的样本数据进行回归分析得到供水开启时辐射板表面温度变化预测模型。
步骤1)中，所述辐射板表面温度变化的影响因素包括室内环境温度ta、外窗内表面温度twin、非供冷内表面平均温度taverage。
其中，所述供水开启时辐射板表面温度变化预测模型如下：
tp＝6.21205e-τ+0.38323ta+0.14982taverage+0.02489twin+7.73418
tp为辐射板表面温度，单位℃，
τ为辐射板供水流量再次开启后的时间τ∈[0,40]，单位min，
ta为室内环境温度，单位℃，
taverage为非供冷表面平均温度，单位℃，
twin为外窗内表面温度，单位℃。
本发明通过根据辐射供冷空调系统实际运行条件，确定辐射板表面温度变化的影响因素及各因素的变化范围，然后运用ANSYS软件模拟不同影响因素下供水开启时辐射板表变温度变化情况，获取样本数据，再基于SAS软件，运用统计分析程序对获得的样本数据进行回归分析，确定预测模型以获得辐射板表面温度变化规律，回归分析获得的预测结果准确性较高，控制系统简单，可以实现实时控制，适宜在居住建筑供暖系统控制中应用；运用本发明的预测模型，可以准确地掌握供水关闭后需要再次供水开启以降低辐射板表面温度的准确或较佳时间，从而为在供水关闭后再次开启供水以防结露实时控制提供技术支持，因而能充分发挥该系统供冷能力，有效降低能耗，从而充分发挥辐射空调的供冷能力，减少能量浪费。
附图说明
图1为辐射供冷系统示意图；
图2为供水开关调节时辐射板表面温度随时间的变化曲线图。
具体实施方式
下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。
参见图1所示，本发明所述辐射供冷系统，包括辐射板，与所述辐射板的循环水路连接的板式换热器4，其中板式换热器4的进水口连接分水器的一个出水口，分水器的另一个出水口连接新风机组的进水口，冷水机组的出水口连接分水器的进水口，分水器将冷水机组的水分到板式换热器以及新风机组进行换热；板式换热器4、新风机组的回水口分别与集水器的两个回水入水口连接，冷水机组的回水口分别连接集水器的回水出水口，集水器将自新风机组与板式换热器的回水返回到冷水机组；以上形成循环系统。
本发明目的是，针对上述辐射供冷系统，确定在供水开启时其辐射板表面温度的变化规律。
本发明通过研究防结露后再次开启供水时的辐射板表面温度与供水流量再次开启后的时间、室内环境温度、室内非供冷表面平均温度及外窗内表面温度之间的相互作用关系，以实验和数值模拟结果为样本数据，运用基于SAS的多元统计分析，运用线性回归的方法提出供水开启时辐射板表面温度变化预测模型，从而获得供水开启时辐射板表面温度变化的规律。
具体的，本发明采用以下方法进行：
1)确定辐射板表面温度变化的影响因素
因为不同热环境参数主要取决于对辐射板表面温度影响显著的因素，因此确定不同热环境参数下供水开启时辐射板表面温度变化规律，需考虑辐射板表面温度变化规律的影响因素。
从辐射板的换热角度分析，影响辐射板表面温度的因素大致分为三部分：供水侧因素、毛细管网辐射板侧因素以及室内外环境侧因素。
(1)影响辐射板表面温度变化的供水侧因素有：水的物性参数、供水温度、回水温度。辐射板回水温度是随着供水温度变化，因此两者是非独立变量，供回水温度差一般保持在2℃，在此范围内水的物性参数变化很小，可以忽略其影响。
(2)影响辐射板表面温度变化的毛细管网辐射板侧因素有：毛细管及辐射板的导热系数，毛细管管径、管间距，辐射板厚度，室内环境温度和辐射板与室内环境间的综合换热系数。这些参数都与辐射板的安装有关，因此，其对辐射板表面温度的影响可视为常数。
(3)影响辐射板表面温度的室内外环境侧因素有：室内环境温度ta、外窗内表面温度twin、非供冷内表面平均温度taverage。
综上，可得出辐射板表面温度变化规律的影响因素和变化范围，见下表。
说明，室内环境温度ta根据暖通空调设计规范中对民用办公建筑室内设计参数取值，外窗内表面温度twin根据测试地区夏季室外计算温度取值，非供冷表面平均温度(不包含外窗)taverage参照ASHRAE中非供冷表面面积加权平均温度AUST取值。
2)利用ANSYS软件模拟获得样本数据
由以上分析可以看出，影响室内热环境的因素众多，且各因素之间相互影响。依据现有辐射板固定的实验台及影响因素的分析，确定实验方法。根据确定的实验方案，运用ANSYS软件模拟不同影响因素下辐射板表面温度的变化情况及达到稳定状态(即温度不出现波动)所需时间，从而获得样本数据。
ANSYS软件是模块化的动态仿真程序，对系统模拟分析时，只要通过调用实现这些特定功能的模块，给定合适的边界条件和初始条件，就可对系统的动态变化进行模拟分析。不同的实验工况仅仅通过改变边界条件和初始条件就可以实现。
3)基于SAS软件，运用统计分析程序对样本数据进行回归分析，获得供水开启时辐射板表面温度变化的预测模型；
其中，回归方程拟合优度决定系数和修正拟合优度决定系数分别为0.8793和0.8785，拟合度较高，说明本预测模型是可行的。
最终得到的预测模型如下：
tp＝6.21205e-τ+0.38323ta+0.14982taverage+0.02489twin+7.73418
tp为辐射板表面温度，单位℃，
τ为辐射板供水流量再次开启后的时间τ∈[0,40]，单位min，
ta为室内环境温度，单位℃，
taverage为非供冷表面平均温度，单位℃，
twin为外窗内表面温度，单位℃。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.确定供水开启时辐射供冷系统辐射板表面温度变化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据辐射供冷空调系统实际运行条件，确定辐射板表面温度变化的影响因素及各因素的变化范围；
2)根据步骤1)确定的辐射板表面温度变化规律的影响因素及各因素的变化范围，运用ANSYS软件模拟不同影响因素下供水开启时辐射板表变温度变化情况，获取样本数据；
3)基于SAS软件，运用统计分析程序对步骤2)获得的样本数据进行回归分析得到供水开启时辐射板表面温度变化预测模型。
2.根据权利要求1所述确定供水开启时辐射供冷系统辐射板表面温度变化的方法，其特征在于，步骤1)中，所述辐射板表面温度变化的影响因素包括室内环境温度ta、外窗内表面温度twin、非供冷内表面平均温度taverage。
3.根据权利要求1或2项所述确定供水开启时辐射供冷系统辐射板表面温度变化的方法，其特征在于，所述供水开启时辐射板表面温度变化预测模型如下：
tp＝6.21205e-τ+0.38323ta+0.14982taverage+0.02489twin+7.73418
tp为辐射板表面温度，单位℃，
τ为辐射板供水流量再次开启后的时间τ∈[0,40]，单位min，
ta为室内环境温度，单位℃，
taverage为非供冷表面平均温度，单位℃，
twin为外窗内表面温度，单位℃。
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