CN108644955B - 一种地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法 - Google Patents
一种地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法,包括:(1)设置工作区作用温度阈值范围为[tod,tou],相对湿度阈值范围为[Фd,Фu];(2)分时间段采集工作区基本环境参数,包括工作区温度ta、工作区相对湿度送风相对湿度平均辐射温度tr、人员数量nτ;(3)以复合置换通风系统供冷能耗最低为目标函数,以工作区工温度范围、相对湿度范围为约束条件,根据采集的基本环境参数计算完成不同地板温度下的最优送风温度,以及该最优送风温度下冷辐射地板和复合置换通风系统承担的冷负荷配比;(4)按照计算得到的送风温度和冷负荷配比调节控制工作区湿度。本发明可以使得复合系统能耗最低,并满足工作区舒适度要求,实现大空间工作区湿度控制。
Description
技术领域
本发明涉及空调湿度控制方法,尤其涉及一种地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法。
背景技术
现有的地板辐射供冷复合置换通风系统运行时,如图1所示,由于工作区作用温度和地面防结露等条件的限制,地板辐射供冷能力受到了一定的限制,从而增加了冷辐射地板的供冷能耗。另一方面,为保证工作区温湿度控制,置换通风系统需承担工作区部分冷负荷及全部湿负荷,若不明确两者的冷量配比,将导致复合系统的能耗升高,且影响工作区舒适性。
根据相关文献和实验数据,地板温度和送风温度温差较大时,工作区温度分布均匀,相对湿度较小,地板温度和送风温度温差较小时,工作区温度分层明显,相对湿度较大,且送风温度每降低1℃所增加的能耗与地板表面温度降低2℃的能耗相当。因此,在保证工作区舒适度的条件下,合理调节送风温度以及复合系统冷量配比,地板辐射供冷能力提升空间很大,复合系统节能空间很大。
有学者对地板辐射供冷复合置换通风系统的工作区热舒适性以及能耗做过理论和实验研究,结果显示合理调节地板温度和送风温度,可以保持较好的舒适性,并且节能效果显著。但他们的研究通常主要考虑系统的工作区热舒适性,对于复合系统能耗的研究主要是整体变化规律的分析,没有针对工作区某一湿度条件下得出定量的结论,也较少地研究工作区湿度变化时的复合系统冷量配比调节方法。
发明内容
发明目的:本发明针对现有技术存在的问题,提供一种地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法。
技术方案:本发明所述的地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法包括:
(1)设置工作区作用温度阈值范围为[tod,tou],相对湿度阈值范围为[Фd,Фu];
(3)以复合置换通风系统供冷能耗最低为目标函数,以工作区工温度范围、相对湿度范围为约束条件,根据采集的基本环境参数计算完成不同地板温度下的最优送风温度,以及该最优送风温度下冷辐射地板和复合置换通风系统承担的冷负荷配比;
(4)按照计算得到的送风温度和冷负荷配比调节控制工作区湿度。
进一步的,步骤(3)包括:
(3-1)建立目标优化函数为:
式中,Qt为复合置换通风系统供冷能耗,tc为待求送风温度,A为复合置换通风系统的能效比,ht为冷辐射地板与房间的换热系数,tf为地板温度,G为风量,ha为工作区湿空气的焓值,且ha=1.005ta+da(2501+1.86ta),为工作区空气含湿量,hc为末端送风的焓值,且hc=1.005tc+dc(2501+1.86tc),为送风含湿量,Wz为所需除湿量,且Wz=0.001δnτg+G(da-dc),δ为群集系数,nτ为工作区人员数量,g为成年人小时散湿量,Wd、Wu分别为工作区湿度阈值下限Фd、上限Фu所需除湿量,ΩT为地板温度选择域,具体为[19℃,23℃];
式中,Qf为冷辐射地板供冷量,Qz为复合置换送风系统供冷量,to=0.5ta+0.5tr。
进一步的,步骤(4)之后还包括步骤:
(5)运行一段时间后采集工作区温度、相对湿度和平均辐射温度;
(6)判断工作区作用温度、相对湿度是否满足阈值范围,若不满足则优先调整送风温差,其次调节地板温度,返回步骤(3)重新计算,若满足阈值范围,则维持送风温度和系统冷量配比不变;
(7)当步骤(6)中满足阈值范围的条件下,分时间段采集工作区基本环境参数和送风参数,返回步骤(3),最终求得满足要求的最优送风温度和复合系统冷量配比的日均值,按照最优送风温度和冷负荷配比日均值调节控制工作区湿度。
进一步的,步骤(1)中所述工作区作用温度阈值范围为20℃~26℃,相对湿度阈值范围为40%~65%。
进一步的,步骤(6)所述工作区作用温度和相对湿度不满足阈值范围分为四种情况,解决方法为:1)若工作区作用温度和相对湿度均高于阈值上限值则同时降低地板温度和送风温度;2)若工作区作用温度和相对湿度均低于阈值上限值则同时提高地板温度和送风温度;3)若工作区作用温度高于阈值上限而相对湿度低于阈值下限,则降低送风温度,同时降低地板温度与送风温度温差;4)若工作区作用温度低于阈值下限而相对湿度高于阈值上限,则提高送风温度,同时提高地板温度与送风温度温差。
进一步的,步骤(6)中调整地板温度和送风温度,每次调整幅度为1℃,调整时间间隔为15min。
进一步的,所述分时间采集方式具体为上午8时至下午18时,每次间隔1小时采集。
有益效果:本发明与现有技术相比,其显著优点是:本发明以地板辐射供冷复合置换通风系统能耗最优为整体调节依据,以送风温差与工作区湿度调节的配备关系为具体调节措施,以工作区内作用温度和相对湿度反馈作为调节效果的判定。可以实现对地板辐射供冷复合置换通风系统房间的湿度控制,也可以针对大空间建筑的工作区域进行温湿度控制。从而满足在保证工作区舒适度的前提下,控制送风温差和地板辐射供冷温度,达到节约复合空调系统能耗的效果。
附图说明
图1为地板辐射供冷复合置换通风系统示意图;图中,1、排风口;2、工作区空间;3、风机;4、送风口;5、冷辐射盘管进水管;6、冷辐射盘管回水管;7、二次泵;8、冷源;9、一次泵;10、表面冷却器;11、新风入口;
图2为本发明的控制流程示意图;
图3为送风温度为18℃时复合系统供冷量随时间变化图;
图4为送风温度为18℃时送风负荷所占比例随时间变化图。
具体实施方式
本实施例提供了一种地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法,如图1所示,包括:
(1)设置工作区作用温度阈值范围为[tod,tou],相对湿度阈值范围为[Фd,Фu]。
其中,根据ISO标准,工作区作用温度阈值范围为20℃~26℃,相对湿度阈值范围为40%~65%。
具体为上午8时至下午18时,每次间隔1小时采集。
(3)以复合置换通风系统供冷能耗最低为目标函数,以工作区工温度范围、相对湿度范围为约束条件,根据采集的基本环境参数计算完成不同地板温度下的最优送风温度,以及该最优送风温度下冷辐射地板和复合置换通风系统承担的冷负荷配比。
该步骤具体包括:
(3-1)建立目标优化函数为:
式中,Qt为复合置换通风系统供冷能耗,tc为待求送风温度,A为复合置换通风系统的能效比,ht为冷辐射地板与房间的换热系数,tf为地板温度,G为风量,ha为工作区湿空气的焓值,且ha=1.005ta+da(2501+1.86ta),为工作区空气含湿量,hc为末端送风的焓值,且hc=1.005tc+dc(2501+1.86tc),为送风含湿量,Wz为所需除湿量,且Wz=0.001δnτg+G(da-dc),δ为群集系数,nτ为工作区人员数量,g为成年人小时散湿量,Wd、Wu分别为工作区湿度阈值下限Фd、上限Фu所需除湿量,ΩT为地板温度选择域,具体为[19℃,23℃];
其中,0.001δnτg为散湿量,与工作区温度和人员劳动状态有关,g/h,如表示1所示。
表1不同温度条件下成年男子散湿量(g/h)
式中,Qf为冷辐射地板供冷量,Qz为复合置换送风系统供冷量,to=0.5ta+0.5tr。
(4)按照计算得到的送风温度和冷负荷配比调节控制工作区湿度。
(5)运行一段时间后采集工作区温度、相对湿度和平均辐射温度。
(6)判断工作区作用温度、相对湿度是否满足阈值范围,若不满足则优先调整送风温差,其次调节地板温度,返回步骤(3)重新计算,若满足阈值范围,则维持送风温度和系统冷量配比不变。
所述工作区作用温度和相对湿度不满足阈值范围分为四种情况,解决方法为:1)若工作区作用温度和相对湿度均高于阈值上限值则同时降低地板温度和送风温度;2)若工作区作用温度和相对湿度均低于阈值上限值则同时提高地板温度和送风温度;3)若工作区作用温度高于阈值上限而相对湿度低于阈值下限,则降低送风温度,同时降低地板温度与送风温度温差;4)若工作区作用温度低于阈值下限而相对湿度高于阈值上限,则提高送风温度,同时提高地板温度与送风温度温差。
(7)当步骤(6)中满足阈值范围的条件下,分时间段采集工作区基本环境参数和送风参数,返回步骤(3),最终求得满足要求的最优送风温度和复合系统冷量配比的日均值,按照最优送风温度和冷负荷配比日均值调节控制工作区湿度。
下面对于某个具体例子描述:
1)某两层办公建筑,每层办公室尺寸为27х27х3.6m,人员密度为0.1人/m2,散湿量为1.377g/s;
2)设置工作区作用温度阈值范围为20℃~26℃,设置工作区相对湿度阈值范围为40%~65%;
3)采集工作区外基本环境参数以及主要空调末端的送风温湿度,调节地板温度,计算置换通风系统除湿量;
4)计算不同地板温度下满足工作区湿度阈值要求的所有送风温度;
5)筛选出使得复合系统供冷能耗最低的送风温度和复合系统冷量配比;
Qt=A[ht(ta-tf)+G(ha-hc)]
6)逐时采集所需数据参数,重复步骤3),得到满足目标函数和约束条件的送风温度和复合系统冷量配比的日均值。
按照上述方法,模拟出满足工作区相对湿度65%的条件下,不同送风温度下地板辐射供冷量和置换通风供冷量,如表2所示。
表2不同送风温度下地板辐射供冷量和置换通风供冷量
以上述建筑案例作为使用对象,同时根据室外温度,模拟出满足工作区相对湿度65%的条件下,不同送风温度下复合系统的冷量配比,如表3所示。
表3不同送风温度下送风负荷所占比例
7)若当室外温度为28℃时,冷辐射地板调节为20℃时,以17℃的温度送风,复合系统运行15min后,采集工作区温度、平均辐射温度、相对湿度。
8)判断工作区作用温度和相对湿度是否满足阈值要求,若不满足则优先调整送风温度,其次调整地板温度,返回3)重新计算,若满足阈值范围,则计算出此地板温度下满足阈值要求的所有送风温度,筛选使得复合系统能耗最低的送风温度和系统冷量配比。
系统自参数调节完成开始,运行15min后出现以下情况:当地板温度为19℃时,送风温度从17℃依次调整至21℃,每次调整幅度为1℃,工作区作用温度平均值可维持在23℃左右,相对湿度平均值可维持在60%左右,随着送风温度的升高,送风负荷所占的比例先增加后减小,同时复合系统的供冷能耗先减小再增大,约在18℃达到最小,其值为43.60%。图3和图4分别是送风温度为18℃时复合系统供冷量随时间变化图、送风温度为18℃时送风负荷所占比例随时间变化图。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (8)
2.根据权利要求1所述的地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法,其特征在于:步骤(3)包括:
(3-1)建立目标优化函数为:
式中,Qt为复合置换通风系统供冷能耗,tc为待求送风温度,A为复合置换通风系统的能效比,ht为冷辐射地板与房间的换热系数,tf为地板温度,G为风量,ha为工作区湿空气的焓值,且ha=1.005ta+da(2501+1.86ta),为工作区空气含湿量,hc为末端送风的焓值,且hc=1.005tc+dc(2501+1.86tc),为送风含湿量,Wz为所需除湿量,且Wz=0.001δnτg+G(da-dc),δ为群集系数,nτ为工作区人员数量,g为成年人小时散湿量,Wd、Wu分别为工作区湿度阈值下限Фd、上限Фu所需除湿量,ΩT为地板温度选择域,具体为[19℃,23℃];
式中,Qf为冷辐射地板供冷量,Qz为复合置换送风系统供冷量,to=0.5ta+0.5tr。
3.根据权利要求1或2所述的地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法,其特征在于,步骤(4)之后还包括步骤:
(5)运行一段时间后采集工作区温度、相对湿度和平均辐射温度;
(6)判断工作区作用温度、相对湿度是否满足阈值范围,若不满足则优先调整送风温差,其次调节地板温度,返回步骤(3)重新计算,若满足阈值范围,则维持送风温度和系统冷量配比不变;
(7)当步骤(6)中满足阈值范围的条件下,分时间段采集工作区基本环境参数和送风参数,返回步骤(3),最终求得满足要求的最优送风温度和复合系统冷量配比的日均值,按照最优送风温度和冷负荷配比日均值调节控制工作区湿度。
4.根据权利要求1或2所述的地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法,其特征在于:步骤(1)中所述工作区作用温度阈值范围为20℃~26℃,相对湿度阈值范围为40%~65%。
6.根据权利要求3所述的地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法,其特征在于:步骤(6)所述工作区作用温度和相对湿度不满足阈值范围分为四种情况,解决方法为:1)若工作区作用温度和相对湿度均高于阈值上限值则同时降低地板温度和送风温度;2)若工作区作用温度和相对湿度均低于阈值上限值则同时提高地板温度和送风温度;3)若工作区作用温度高于阈值上限而相对湿度低于阈值下限,则降低送风温度,同时降低地板温度与送风温度温差;4)若工作区作用温度低于阈值下限而相对湿度高于阈值上限,则提高送风温度,同时提高地板温度与送风温度温差。
7.根据权利要求3所述的地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法,其特征在于:步骤(6)中调整地板温度和送风温度,每次调整幅度为1℃,调整时间间隔为15min。
8.根据权利要求3所述的地板供冷复合置换通风系统的空间湿度控制方法,其特征在于:所述分时间段采集方式具体为上午8时至下午18时,每次间隔1小时采集。
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