CN109682036A - 一种调节水温度确定辐射空调防结露最佳安全温差的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调节水温度确定辐射空调防结露最佳安全温差的方法。旨在保证辐射供冷系统不结露的前提下，系统制冷量最大。本发明提供了一种在室内人员增加的情况下，通过提高辐射供冷系统的供水温度来防止其表面结露的措施，给出了一种最佳的安全温差预测模型，最佳安全温差预测模型如下：。

Description

一种调节水温度确定辐射空调防结露最佳安全温差的方法
技术领域
本发明涉及一种辐射空调供水温度调节系统的防结露最佳安全温差预测模型。
背景技术
辐射供冷空调系统于20世纪70年代起源于欧洲，之后在美国、澳洲等地推广使用。通过辐射的形式提供冷量，人体的舒适度提高。工作区内无空调设备，增加了房间的使用面积。并且辐射板末端活动部件少，能够维持低噪声运行，送风量小，室内人员没有吹风感。辐射供冷空调系统的供水温度为15-17℃，与冷水供水温度为7℃的常规空调系统相比，冷水机组COP值可以提高约20％，全年运行费用可以减少15％。由于辐射的作用，人体的实际感受温度会比室内的实际温度低2℃左右，故在采用辐射供冷系统的房间内，其实际温度要比常规空调系统房间内的温度高1-2℃左右。采用辐射供冷系统，使得人体头部冷，脚部暖，更加符合人体的舒适性。同时，与常规空调系统相比也更加节能。
当辐射板的表面温度低于贴附层空气的露点温度时，金属辐射板表面会产生结露的现象。为避免其结露，须保证辐射板表面温度高于空气的露点温度，即辐射板需要较高的供水温度，在这种情况下，限制了辐射制冷系统的制冷能力。因此，在研究辐射供冷系统辐射板表面温度变化规律的基础上，有必要揭示在引起结露的工况发生时(主要为室内人员突然增加)，通过提高系统的供水温度，保证系统不结露且制冷量最大化的防结露最佳安全温差预测模型。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种在保证系统不结露且系统制冷量最大的情况下的一种调节水温度确定辐射空调防结露最佳安全温差的方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种调节水温度确定辐射空调防结露最佳安全温差的方法，
按照下述步骤进行：
1)保证系统不结露且制冷量最大化，确定在室内人员增加的情况下提高供水温度的最佳时刻，分别绘制室内人员增加时的贴附层空气露点温度变化曲线及供水温度提高2℃时的辐射供冷系统表面温度变化曲线；
辐射供冷系统表面温度变化式为：
辐射供冷系统贴附层空气露点温度变化公式为:
供水温度变化时的辐射供冷系统表面温度的动态变化函数为：
tp＝-1.65741e-0.235τ+0.30414ta+0.15160taverage+0.02339twin+0.42719Δtw+9.46405
式中
τ——时间，[0,40]min；
ta——室内环境温度，25-28℃；
taverage——非供冷表面平均温度，26.3-29.3℃；
twin——外窗内表面温度，26-38℃；
Δtw——提高供水温度，2-4℃；
贴附层空气露点温度动态变化函数为：
y＝(0.79841d-0.67ΔN-2.80830)×exp(-τ/(11.47639d-5.5833ΔN+17.19547))-0.92402d+0.40667ΔN+20.41481
上述两个动态温度变化函数均为单值函数，因此分别将上述两个式子的自变量和因变量交换，即用温度表示时间，可得：
由两条曲线图确定上述两式中温度的取值范围为19.64-21.01℃，用d表示两者的温度差，联立上述两式，则有：
将上式对温度进行求导，则有下式：
令导数值为0可得：
对上式求解可得：t＝20.788；
3)确定与最佳安全温差相对应的调节供水温度的最佳时刻
将2)中的t＝20.788值带入下式：
可得τ2＝2.4，即最佳提高供水温度时刻为室内湿源强度增大后2.4min时；此时贴附层空气露点温度为19.31℃，稳定运行时的辐射板面温度为19.64℃；
4)确定辐射空调供水温度调节系统的防结露最佳安全温差预测模型
根据已知的提高辐射板供水温度时的辐射板表面温度变化公式，如下所示：
tp＝-1.65741e-0.235τ+0.30414ta+0.15160taverage+0.02339twin+0.42719Δtw+9.46405
同时耦合贴附层空气露点温度变化公式，如下所示：
y＝(0.79841d-0.67ΔN-2.80830)×exp(-τ/(11.47639d-5.5833ΔN+17.19547))-0.92402d+0.40667ΔN+20.41481
得到辐射供冷系统防结露最佳安全温差预测模型；
式中：
t1＝-4.255；
A1＝-1.65741；
y1＝0.30414ta+0.15160taverage+0.02339twin+0.42719Δtw+9.46405；
t2＝11.47639d-5.5833ΔN+17.19547；
A2＝0.79841d-0.67ΔN-2.80830；
y2＝-0.92402d+0.40667ΔN+20.41481；
t：最佳调节时刻对应的辐射供冷系统贴附层空气露点温度；
Δt＝t0-t
式中：
t0：稳定工况下的辐射板表面温度，为已知值；
t：最佳调节时刻对应的辐射供冷系统贴附层空器露点温度；
Δt：辐射供冷系统防结露最佳安全温差。
与现有技术相比，本发明的效益效果如下：
1)本发明的提高辐射供冷系统供水温度时的防结露最佳安全温差预测模型，耦合了辐射供冷系统表面温度的变化和帖附层空气露点温度的变化。在保证系统最大制冷量的前提下，该模型同时保证辐射板表面不会发生结露现象。2)本发明采用提高辐射供冷系统供水温度的方式来防止系统表面结露，得到最佳调节时刻对应的贴附层露点温度值，其与辐射供冷系统稳定运行时的辐射板表面温度的差值即为安全温差。
附图说明
图1所示为辐射供冷系统表面温度变化曲线和帖附层空气露点温度变化曲线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实例对本发明做进一步的说明。
1)绘制室内人员增加时的贴附层空气露点温度变化曲线及供水温度提高2℃时的辐射供冷系统表面温度变化曲线，如图1所示，当室内人员增加量ΔN＝5.3时，贴附层空气露点温度会增加，为在保证系统制冷量最大化的前提下，防止系统结露，不应采取在贴附层空气露点温度增加时，同时提高供水温度的手段。故需确定辐射供冷系统表面温度和贴附层空气露点温度之间的最佳安全温差。
2)确定与最佳安全温差相对应的贴附层空气露点温度值
辐射供冷系统表面温度变化式为：
辐射供冷系统贴附层空气露点温度变化公式为：
供水温度变化时的辐射供冷系统表面温度的动态变化函数为：
tp＝-1.65741e-0.235τ+0.30414ta+0.15160taverage+0.02339twin+0.42719Δtw+9.46405
式中
τ——时间，[0,40]min；
ta——室内环境温度，25-28℃；
taverage——非供冷表面平均温度，26.3-29.3℃；
twin——外窗内表面温度，26-38℃；
Δtw——提高供水温度，2-4℃；
贴附层空气露点温度动态变化函数为：
y＝(0.79841d-0.67ΔN-2.80830)×exp(-τ/(11.47639d-5.5833ΔN+17.19547))-0.92402d+0.40667ΔN+20.41481
上述两个动态温度变化函数均为单值函数，因此分别将上述两个式子的自变量和因变量交换，即用温度表示时间，可得：
由图1确定上述两式中温度的取值范围为19.64-21.01℃。用d表示两者的温度差，联立上述两式，则有：
将上式对温度进行求导，则有下式：
令导数值为0可得：
对上式求解可得：t＝20.788
4)确定与最佳安全温差相对应的调节供水温度的最佳时刻
将2)中的t＝20.788值带入下式：
可得τ2＝2.4，即最佳提高供水温度时刻为室内湿源强度增大后2.4min时。此时贴附层空气露点温度为19.31℃，稳定运行时的辐射板面温度为19.64℃。
4)确定辐射空调供水温度调节系统的防结露最佳安全温差预测模型
本发明根据已知的提高辐射板供水温度时的辐射板表面温度变化公式，如下所示：
tp＝-1.65741e-0.235τ+0.30414ta+0.15160taverage+0.02339twin+0.42719Δtw+9.46405
同时耦合贴附层空气露点温度变化公式，如下所示：
y＝(0.79841d-0.67ΔN-2.80830)×exp(-τ/(11.47639d-5.5833ΔN+17.19547))-0.92402d+0.40667ΔN+20.41481
得到辐射供冷系统防结露最佳安全温差预测模型。
式中：
t1＝-4.255；
A1＝-1.65741；
y1＝0.30414ta+0.15160taverage+0.02339twin+0.42719Δtw+9.46405；
t2＝11.47639d-5.5833ΔN+17.19547；
A2＝0.79841d-0.67ΔN-2.80830；
y2＝-0.92402d+0.40667ΔN+20.41481；
t：最佳调节时刻对应的辐射供冷系统贴附层空气露点温度。
Δt＝t0-t
式中：
t0：稳定工况下的辐射板表面温度，为已知值；
t：最佳调节时刻对应的辐射供冷系统贴附层空器露点温度；
Δt：辐射供冷系统防结露最佳安全温差。

Claims (1)

1.一种调节水温度确定辐射空调防结露最佳安全温差的方法，其特征是，
按照下述步骤进行：
1)保证系统不结露且制冷量最大化，确定在室内人员增加的情况下提高供水温度的最佳时刻，分别绘制室内人员增加时的贴附层空气露点温度变化曲线及供水温度提高2℃时的辐射供冷系统表面温度变化曲线；
辐射供冷系统表面温度变化式为：
辐射供冷系统贴附层空气露点温度变化公式为:
供水温度变化时的辐射供冷系统表面温度的动态变化函数为：tp＝-1.65741e-0.235τ+0.30414ta+0.15160taverage+0.02339twin+0.42719Δtw+9.46405
式中
τ——时间，[0,40]min；
ta——室内环境温度，25-28℃；
taverage——非供冷表面平均温度，26.3-29.3℃；
twin——外窗内表面温度，26-38℃；
Δtw——提高供水温度，2-4℃；
贴附层空气露点温度动态变化函数为：
y＝(0.79841d-0.67ΔN-2.80830)×exp(-τ/(11.47639d-5.5833ΔN+17.19547))-0.92402d+0.40667ΔN+20.41481
上述两个动态温度变化函数均为单值函数，因此分别将上述两个式子的自变量和因变量交换，即用温度表示时间，可得：
由两条曲线图确定上述两式中温度的取值范围为19.64-21.01℃，用d表示两者的温度差，联立上述两式，则有：
将上式对温度进行求导，则有下式：
令导数值为0可得：
对上式求解可得：t＝20.788；
3)确定与最佳安全温差相对应的调节供水温度的最佳时刻
将2)中的t＝20.788值带入下式：
可得τ2＝2.4，即最佳提高供水温度时刻为室内湿源强度增大后2.4min时；此时贴附层空气露点温度为19.31℃，稳定运行时的辐射板面温度为19.64℃；
4)确定辐射空调供水温度调节系统的防结露最佳安全温差预测模型
根据已知的提高辐射板供水温度时的辐射板表面温度变化公式，如下所示：
tp＝-1.65741e-0.235τ+0.30414ta+0.15160taverage+0.02339twin+0.42719Δtw+9.46405
同时耦合贴附层空气露点温度变化公式，如下所示：
y＝(0.79841d-0.67ΔN-2.80830)×exp(-τ/(11.47639d-5.5833ΔN+17.19547))-0.92402d+0.40667ΔN+20.41481
得到辐射供冷系统防结露最佳安全温差预测模型；
式中：
t1＝-4.255；
A1＝-1.65741；
y1＝0.30414ta+0.15160taverage+0.02339twin+0.42719Δtw+9.46405；
t2＝11.47639d-5.5833ΔN+17.19547；
A2＝0.79841d-0.67ΔN-2.80830；
y2＝-0.92402d+0.40667ΔN+20.41481；
t：最佳调节时刻对应的辐射供冷系统贴附层空气露点温度；
Δt＝t0-t
式中：
t0：稳定工况下的辐射板表面温度，为已知值；
t：最佳调节时刻对应的辐射供冷系统贴附层空器露点温度；
Δt：辐射供冷系统防结露最佳安全温差。
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