CN110781551A - 一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法 - Google Patents

一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法 Download PDF

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CN110781551A
CN110781551A CN201911111514.3A CN201911111514A CN110781551A CN 110781551 A CN110781551 A CN 110781551A CN 201911111514 A CN201911111514 A CN 201911111514A CN 110781551 A CN110781551 A CN 110781551A
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隋学敏
袁玉洁
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Changan University
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Changan University
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Abstract

本发明公开了一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法，该方法包括以下步骤：一、内嵌管式围护结构供冷房间模型的建立及设定；二、构建墙体的RC有限差分模型；三、构建供冷构件的简化RC网络模型；四、构建房间热力系统RC网络模型；五、构建供冷房间综合RC简化模型；六、依据kirchhoff电流定律对供冷房间综合RC网络简化模型建立数学模型。本发明设计合理，提高了内嵌管式围护结构供冷房间热过程模拟的准确性，可用来模拟预测辐射冷板热工性能及不同运行控制方案下的供冷房间热环境响应特性，使用效果好，可用于指导内嵌管式围护结构供冷系统的设计及运行调控用。

Description

一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法
技术领域
本发明属于辐射供冷技术领域，尤其是涉及一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法。
背景技术
内嵌管式围护结构供冷系统是辐射供冷空调的形式之一，也称为“热激活式建筑系统”，将建筑体如顶板、地板或墙体等围护结构内部嵌入流体管道，在混凝土建筑构件内部形成冷量的存储与传递，并将围护结构内表面大面积的“热激活”，通过围护结构内表面的辐射和对流换热，实现对建筑热环境的控制。由于内嵌管式混凝土围护结构的蓄热效应使得系统惯性大，动态响应慢，对供水温度和流量的调节无法在室温上得到很快体现，这种冷延迟特性使得该系统对室温的控制变得复杂。现有研究方法主要集中于数值模拟法和简化建模法。
目前的数值模拟研究主要集中于借助于数值方法研究供暖/冷围护结构的热工性能，讨论各种数值解法的适用性及优缺点，以及适宜的网格构建方法。数值方法虽然可以得到较高的计算精度，但也需要较长的计算时间以及较高的计算机硬件要求。另外，管道构建及边界条件的处理，以及有效的网格设计都需要很高的经验水平。其适用范围有限，不适合大规模推广应用。近年来出现的简化建模法包括RC网络模型法、传递函数法、简化的解析计算方法以及上述不同方法的结合，RC网络模型法应用最多。RC网络模型法，主要是根据建筑材料热容热阻问题与电容电阻问题的相似性，将导热问题与电路问题等价，利用电路计算方法，将时域下非稳态传热转化到频域计算，使模型复杂程度和计算工作量大大降低。但现有技术针对内嵌管式围护结构供冷系统的RC网络简化模型的构建，大多将内嵌管式围护结构作为独立的供冷构件考虑，并将室内边界简化，假定室内为稳态热环境，即室内温度和内表面温度恒定不变。但实际上室外温度变化影响到内墙温度，内墙温度又影响到室内空气温度以及供冷构件与内墙的辐射换热量，因此，对内嵌管式围护结构供冷系统的RC网络简化模型的构建，必须将供冷构件连同其设计环境进行耦合，而不能将供冷构件孤立出来分析。另外，将室内边界简化，无法正确模拟内嵌管式供冷房间热过程，无法对该系统的运行调控提供正确的指导。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法，其设计合理且成本低，模拟的精度高，构建供冷房间综合RC简化模型，并考虑了新风系统、供冷构件与房间热力系统及被动式墙体的耦合，以模拟内嵌管式围护结构辐射供冷系统热过程及热环境响应特性，可以模拟计算不同运行控制方案下的室内热环境参数，为内嵌管式围护结构系统的运行调控提供正确的指导。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法，其特征在于：
步骤一、内嵌管式围护结构供冷房间模型的建立及设定：
步骤101、设定供冷房间由四面墙体和顶部墙体组成，其中，供冷房间朝向南的墙体为南墙体，南墙体为外墙，且南墙体上设置一个外窗户，供冷房间的其余三个墙体均为内墙，内嵌管式供冷管埋设在顶部墙体内，且顶部墙体称作辐射冷板；
步骤102、设定三个内墙的壁面温度和表面发射率相同，则三个内墙等效为一个内墙；
步骤二、构建墙体的RC有限差分模型:
步骤201、构建外墙的RC网络有限差分模型：
步骤2011、采用数据处理器将房间中外墙的总厚度记作将外墙的导热系数记作λw，单位为W/(m·K)，将外墙的密度记作ρw，单位为kg/m3，将外墙的比热容记作cw，单位为J/(kg·K)，采用数据处理器根据公式得到外墙的热阻Rw，单位为m2·K/W,采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000033
得到外墙的热容Ci，单位为J/m2·K；
步骤2012、采用数据处理器将外墙沿厚度方向分割成N层外墙；其中，N层外墙的厚度均相同，N层外墙按照从内到外依次标记为第1层外墙，第2层外墙，...，第j层外墙，...，第N层外墙；其中，j和N均为正整数，且1≤j≤N，N≥3；
步骤2013、采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000034
得到外墙中第j层外墙的热阻Rw,j；采用数据处理器根据公式得到外墙中第j层外墙的热容Cw,j；
步骤2014、采用数据处理器对第j层外墙构建T型中心热容RC网络模型结构，得到第j层外墙构的T型中心热容RC网络模型结构，第j层外墙的T型中心热容RC网络模型结构包括第j层外墙的第一电阻Rw,j,1、第j层外墙的第二电阻Rw,j,2和第j层外墙的热容Cw,j，且第j层外墙的第一电阻Rw,j,1的一端、第j层外墙的第二电阻Rw,j,2的一端和第j层外墙的热容Cw,j的一端连接；其中，
Figure BDA0002272840780000036
步骤2015、按照步骤2014所述的方法，得到第j-1层外墙构的T型中心热容RC网络模型结构和第j+1层外墙构的T型中心热容RC网络模型结构；其中，第j层外墙的第一电阻Rw,j,1的另一端与第j-1层外墙的第二电阻Rw,j-1,2的另一端连接，第j层外墙的第二电阻Rw,j,2的另一端与第j+1层外墙的第一电阻Rw,j+1,1的另一端连接；
步骤2016、按照步骤2011至步骤2015所述的方法，得到内墙的RC有限差分模型；其中，第i层内墙的T型中心热容RC网络模型结构包括第i层内墙的第一电阻Rn,i,1、第i层内墙的第二电阻Rn,i,2和第i层内墙的热容Cn,i，且第i层内墙的第一电阻Rn,i,1的一端、第i层内墙的第二电阻Rn,i,2的一端和第i层内墙的热容Cn,i的一端连接，内墙划分为Nn层，Nn和i均为正整数，1≤i≤Nn，Nn≥3；
Figure BDA0002272840780000041
第1层内墙的第一电阻Rn,1,1的另一端连接墙体内壁温度，Rn,i表示外墙中第i层内墙的热阻；
步骤三、构建供冷构件的简化RC网络模型：
步骤301、设定内嵌管式供冷管内水温相同和水温分布均匀；其中，内嵌管式供冷管为冷盘管；将内嵌管式供冷管上部的顶部墙体记作上顶部墙体，将内嵌管式供冷管下部的顶部墙体记作下顶部墙体，并按照步骤2012的方法将上顶部墙体划分为Ns层，下顶部墙体划分为Nx层，Ns和Nx均为正整数；
步骤302、采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000042
得到内嵌管式供冷管的核心层热阻RL；其中，L表示内嵌管式供冷管的埋管间距，单位为m，λup表示内嵌管式供冷管所在的顶部墙体的导热系数，单位为W/(m·K)；
步骤303、采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000043
得到内嵌管式供冷管的核心层热容CL；其中，ρup表示内嵌管式供冷管所在的顶部墙体的密度，单位为kg/m3，cup表示内嵌管式供冷管所在的顶部墙体的比热容，单位为J/(kg·K)，中间变量
Figure BDA0002272840780000044
x1表示上顶部墙体的厚度，单位为m，x2表示下顶部墙体的厚度，单位为m，比例系数
Figure BDA0002272840780000045
d2表示内嵌管式供冷管的外径，单位为m；
步骤304、采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000046
得到第j′层上顶部墙体的热阻Rup,j′；采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000047
得到第j′层上顶部墙体的热容Cup,j′；采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000051
得到第j″层下顶部墙体的热阻Rx,j″；采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000052
得到第j″层下顶部墙体的热容Cx,j″；其中，j′和j″均为正整数，且1≤j′≤Ns，1≤j″≤Nx；
步骤305、按照步骤2014至步骤2015所述的方法，得到上顶部墙体的T型中心热容RC网络模型和下顶部墙体的T型中心热容RC网络模型；其中，上顶部墙体中第j′层上顶部墙体的T型中心热容RC网络模型结构包括第j′层上顶部墙体的第一上电阻Rup,j′,1、第j′层上顶部墙体的第二上电阻Rup,j′,2和第j′层上顶部墙体的热容Cup,j′，且第j′层上顶部墙体的第一上电阻Rup,j′,1的一端、第j′层上顶部墙体的第二上电阻Rup,j′,2的一端和第j′层上顶部墙体的热容Cup,j′的一端连接，
Figure BDA0002272840780000053
下顶部墙体中第j″层下顶部墙体的T型中心热容RC网络模型结构包括第j″层下顶部墙体的第一下电阻Rx,j″,1、第j″层下顶部墙体的第二下电阻Rx,j″,2和第j″层下顶部墙体的热容Cx,j″，且第j″层下顶部墙体的第一下电阻Rx,j″,1的一端、第j″层下顶部墙体的第二下电阻Rx,j″,2的一端和第j″层下顶部墙体的热容Cx,j″的一端连接，
Figure BDA0002272840780000054
步骤306、当内嵌管式供冷管的管内流体的状态为层流时，采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000055
得到内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热系数h，单位为W/(m2·K)，其中，d表示内嵌管式供冷管的内径，单位为m，λsf表示内嵌管式供冷管的管内流体的导热系数；
当内嵌管式供冷管的管内流体的状态为过渡流时，采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000056
得到内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热系数h；其中，Re表示雷诺数，Pr表示内嵌管式供冷管的管内流体温度下的普朗特数，Prb表示内嵌管式供冷管管壁温度下的普朗特数；
当内嵌管式供冷管的管内流体的状态为紊流时，采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000061
得到内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热系数h；
步骤307、采用数据处理器根据公式得到内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热热阻Rw；
步骤四、构建房间热力系统RC网络模型：
步骤401、设定内墙的辐射换热热阻为Rr，顶部墙体与外墙之间的辐射换热热阻为Rr,1，顶部墙体与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,2，外墙与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,3，顶部墙体的辐射换热热阻为Rr,4，且Rr＝Rr,1＝Rr,2＝Rr,3＝Rr,4，设定内嵌管式供冷管表面对流换热热阻Rc,c-a、外墙内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,ew-a、内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a，1、顶部墙体表面与室内空气间对流换热热阻Rc,iw-a，2、外墙外表面与室外空气间的对流换热热阻Rc,ew-oa和设定内墙另一个内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,iw-a；
步骤402、采用数据处理器根据公式Q2＝3.6×Cxf×ρxf×G×(T1a-Ts)，得到新风承担的显热负荷Q2，单位为W；其中，Cxf表示空气定压比热容，单位为kJ/(kg·K)，ρxf表示新风的密度，单位为kg/m3，G表示新风送风量，单位为m3/h，T1a表示室内空气温度，单位为K，Ts表示新风送风温度，单位为K；新风送风量G不小于36.3m3/h；
采用数据处理器根据公式Q3＝Q3，1+Q3，2+Q3，3，得到供冷房间内部得热量Q3，单位为W；其中，Q3，1表示供冷房间内部人员作用下得热量，单位为W；Q3，2表示供冷房间内部灯光作用下得热量，单位为W；Q3，3表示供冷房间内部设备作用下得热量，单位为W；
设定通过外窗户进入房间的日射得热按照面积比例平均分配到房间外墙、内墙和顶部墙体，设定房间日射得热量分配在顶部墙体内表面的单位面积日射得热量为Qdq、分配在内墙内表面的单位面积日射得热量为Qnq、分配在外墙内表面的单位面积日射得热量为Qwq，且Qdq＝Qnq＝Qwq，单位为W/m2，外墙外表面吸收的单位面积太阳辐射得热量为Q4，单位为W/m2；窗户传热得热量为Q5，单位为W；
步骤五、构建供冷房间综合RC简化模型：
步骤501、设定内嵌管式供冷管的核心层第一热阻为RL，1，内嵌管式供冷管的核心层第二热阻为RL，2，且
Figure BDA0002272840780000071
内嵌管式供冷管的核心层第一热容为CL，1，内嵌管式供冷管的核心层第二热容为CL，2，且
Figure BDA0002272840780000072
步骤502、采用数据处理器将内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热热阻Rw的一端、内嵌管式供冷管的核心层第一热阻RL，1的一端和内嵌管式供冷管的核心层第一热容CL，1的一端连接，形成节点1；将内嵌管式供冷管的核心层第热阻RL，1的另一端、内嵌管式供冷管的核心层第二热阻RL，2的一端和内嵌管式供冷管的核心层第二热容CL，2的一端连接，形成节点2；将内嵌管式供冷管的核心层第二热阻RL，2的另一端、第1层上顶部墙体的第一上电阻Rup,1,1的另一端和第1层下顶部墙体的第一下电阻Rx,1,1的另一端连接，形成节点3；
步骤503、采用数据处理器将第1层上顶部墙体的第一上电阻Rup,1,1的一端、第1层上顶部墙体的第二上电阻Rup,1,2的一端和第1层上顶部墙体的热容Cup,1的一端连接，形成节点4；
步骤504、按照步骤503所述的方法，采用数据处理器将第j′层上顶部墙体的第一上电阻Rup,j′,1的一端、第j′层上顶部墙体的第二上电阻Rup,j′,2的一端和第j′层上顶部墙体的热容Cup,j′的一端连接，形成节点3+j′；
步骤505、多次重复步骤504，直至采用数据处理器将第Ns层上顶部墙体的第一上电阻
Figure BDA0002272840780000073
的一端、第Ns层上顶部墙体的第二上电阻
Figure BDA0002272840780000074
的一端和第Ns层上顶部墙体的热容的一端连接，形成节点3+Ns；
步骤506、采用数据处理器将第Ns层上顶部墙体的第二上电阻
Figure BDA0002272840780000076
的另一端、顶部墙体表面与室内空气间对流换热热阻Rc,iw-a，2的一端和顶部墙体的辐射换热热阻Rr,4的一端连接，形成节点4+Ns；
步骤507、采用数据处理器将第1层下顶部墙体的第一下电阻Rx,1,1的一端、第1层上顶部墙体的第二上电阻Rx,1,2的一端和第一层下顶部墙体的热容Cx,1的一端连接，形成节点5+Ns；
步骤508、按照步骤507所述的方法，采用数据处理器将第j″层下顶部墙体的第一下电阻Rx,j″,1的一端、第j″层下顶部墙体的第二下电阻Rx,j″,2的一端和第j″层下顶部墙体的热容Cx,j″的一端连接，形成节点4+Ns+j″；
步骤509、多次重复步骤508，直至采用数据处理器将第Nx层下顶部墙体的第一下电阻
Figure BDA0002272840780000081
的一端、第Nx层下顶部墙体的第二下电阻
Figure BDA0002272840780000082
的一端和第Nx层下顶部墙体的热容
Figure BDA0002272840780000083
的一端连接，形成节点4+Ns+Nx；
步骤5010、采用数据处理器将第Nx层下顶部墙体的第二下电阻
Figure BDA0002272840780000084
的另一端、顶部墙体与外墙之间的辐射换热热阻Rr,1的一端、顶部墙体与内墙之间的辐射换热热阻Rr,2的一端和内嵌管式供冷管表面对流换热热阻Rc,c-a的一端连接，形成节点5+Ns+Nx；其中，节点5+Ns+Nx考虑顶部墙体内表面的单位面积日射得热量Qdq；
步骤5012、采用数据处理器将内嵌管式供冷管表面对流换热热阻Rc,c-a的另一端、内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a，1的一端和外墙内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,ew-a的一端连接，形成节点6+Ns+Nx；其中，节点6+Ns+Nx中考虑新风承担的显热负荷Q2、供冷房间内部得热量Q3和窗户传热得热量Q5；
步骤5013、采用数据处理器将顶部墙体与外墙之间的辐射换热热阻Rr,1的另一端、外墙内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,ew-a的另一端、外墙与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,3的一端和第1层外墙的第一电阻Rw,1,1的另一端连接，形成节点7+Ns+Nx；其中，节点7+Ns+Nx考虑外墙内表面的单位面积日射得热量Qwq；
步骤5014、按照步骤503所述的方法，采用数据处理器将第1层外墙的第一上电阻Rw,1,1的一端、第1层外墙的第二上电阻Rw,1,2的一端和第1层外墙的热容Cw,1的一端连接，形成节点8+Ns+Nx；
步骤5015、按照步骤5014所述的方法，采用数据处理器将第j层外墙的第一电阻Rw,j,1、第j层外墙的第二电阻Rw,j,2和第j层外墙的热容Cw,j，且第j层外墙的第一电阻Rw,j,1的一端、第j层外墙的第二电阻Rw,j,2的一端和第j层外墙的热容Cw,j的一端连接，形成节点7+Ns+Nx+j；
步骤5016、多次重复步骤5015，直至采用数据处理器将第N层外墙的第一电阻Rw,N,1的一端、第N层外墙的第二电阻Rw,N,2的一端和第N层外墙的热容Cw,N的一端连接，形成节点7+Ns+Nx+N；
步骤5017、采用数据处理器将第N层外墙的第二电阻Rw,N,2的另一端和外墙外表面与室外空气间的对流换热热阻Rc,ew-oa的一端连接，形成节点8+Ns+Nx+N；其中，节点8+Ns+Nx+N考虑外墙外表面吸收的单位面积太阳辐射得热量Q4，外墙外表面与室外空气间的对流换热热阻Rc,ew-oa的另一端连接室外空气温度To；
步骤5018、采用数据处理器将顶部墙体与内墙之间的辐射换热热阻Rr,2的另一端、外墙与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,3的另一端、内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a，1的另一端和第1层内墙的第一电阻Rn,1,1的另一端连接，形成节点9+Ns+Nx+N；其中，节点9+Ns+Nx+N考虑内墙内表面的单位面积日射得热量Qnq；
步骤5015、采用数据处理器将第1层内墙的第一电阻Rn,1,1的一端、第1层内墙的第二电阻Rn,1,2的一端和第1层内墙的热容Cn,1的一端连接形成节点10+Ns+Nx+N；
步骤5016、按照步骤5015所述的方法，采用数据处理器将第i层内墙的第一电阻Rn,i,1的一端、第i层内墙的第二电阻Rn,i,2的一端和第i层内墙的热容Cn,i的一端连接，形成节点9+Ns+Nx+N+i；
步骤5017、多次重复步骤5016，直至采用数据处理器将第Nn层内墙的第一电阻
Figure BDA0002272840780000091
的一端、第Nn层内墙的第二电阻
Figure BDA0002272840780000092
的一端和第Nn层内墙的热容的一端连接，形成节点9+Ns+Nx+N+Nn；
步骤5018、采用数据处理器将第Nn层内墙的第二电阻
Figure BDA0002272840780000102
的另一端、内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a的一端和内墙的辐射换热热阻Rr的一端连接，形成节点10+Ns+Nx+N+Nn；其中，内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a的另一端连接室内空气温度T1a，内墙的辐射换热热阻Rr的另一端连接室内平均辐射温度T1m。
步骤六、依据kirchhoff电流定律对供冷房间综合RC网络简化模型建立数学模型：
步骤601、采用数据处理器建立各个节点的数学模型，具体过程如下：
节点1的数学模型：
Figure BDA0002272840780000103
其中，T1表示节点1的温度，T2表示节点2的温度，Tw表示内嵌管式供冷管内流体的温度，τ表示时间；
节点2的数学模型：
Figure BDA0002272840780000104
其中，T3表示节点3的温度；
节点3的数学模型：
Figure BDA0002272840780000105
其中，T4表示节点4的温度，
Figure BDA0002272840780000106
表示节点5+Ns的温度；
节点4～节点3+Ns中节点3+j′的数学模型：
其中，T2+j′表示节点2+j′的温度，T3+j′表示节点3+j′的温度，T4+j′表示节点4+j′的温度；
节点4+Ns的数学模型：
Figure BDA0002272840780000108
其中，
Figure BDA0002272840780000109
表示节点3+Ns的温度，表示节点4+Ns的温度；
节点5+Ns～节点4+Ns+Nx中节点4+Ns+j″的数学模型：
当j″＝1时，
Figure BDA0002272840780000111
其中，
Figure BDA0002272840780000112
表示节点5+Ns的温度，
Figure BDA0002272840780000113
表示节点6+Ns的温度；
当j″大于1时，
Figure BDA0002272840780000114
其中，
Figure BDA0002272840780000115
表示节点3+Ns+j″的温度，
Figure BDA0002272840780000116
表示节点4+Ns+j″的温度，
Figure BDA0002272840780000117
表示节点5+Ns+j″的温度；
节点5+Ns+Nx的数学模型：
Figure BDA0002272840780000118
Figure BDA0002272840780000119
其中，
Figure BDA00022728407800001110
表示节点4+Ns+Nx的温度，
Figure BDA00022728407800001111
表示节点5+Ns+Nx的温度，
Figure BDA00022728407800001112
表示节点6+Ns+Nx的温度，
Figure BDA00022728407800001113
表示节点7+Ns+Nx的温度，
Figure BDA00022728407800001114
表示节点9+Ns+Nx+N的温度；
节点6+Ns+Nx的数学模型：
Figure BDA00022728407800001115
其中，
Figure BDA00022728407800001116
表示节点7+Ns+Nx的温度，Q2为新风承担的显热负荷，Q3为供冷房间内部得热量，Q5为窗户传热得热量；
节点7+Ns+Nx的数学模型：
其中，
Figure BDA00022728407800001118
表示节点8+Ns+Nx的温度，Qwq为外墙单位面积日射的热量；
节点8+Ns+Nx～节点7+Ns+Nx+N中节点7+Ns+Nx+j的数学模型：
Figure BDA00022728407800001119
其中，
Figure BDA00022728407800001120
表示节点6+Ns+Nx+j的温度，表示节点7+Ns+Nx+j的温度，
Figure BDA00022728407800001122
表示节点8+Ns+Nx+j的温度；
节点8+Ns+Nx+N中的数学模型：
Figure BDA0002272840780000121
其中，
Figure BDA0002272840780000122
表示节点8+Ns+Nx+N的温度，Q4为外墙外表面吸收的单位面积太阳辐射得热量；
节点9+Ns+Nx+N中的数学模型：
Figure BDA0002272840780000123
其中，表示节点9+Ns+Nx+N的温度，
Figure BDA0002272840780000125
表示节点10+Ns+Nx+N的温度；
节点10+Ns+Nx+N～节点9+Ns+Nx+N+Nn中节点9+Ns+Nx+N+i的数学模型：
Figure BDA0002272840780000126
其中，
Figure BDA0002272840780000127
表示节点8+Ns+Nx+N+i的温度，
Figure BDA0002272840780000128
表示节点9+Ns+Nx+N+i的温度，
Figure BDA0002272840780000129
表示节点10+Ns+Nx+N+i的温度；
节点10+Ns+Nx+N+Nn的数学模型：
Figure BDA00022728407800001210
其中，
Figure BDA00022728407800001211
表示节点10+Ns+Nx+N+i的温度；
步骤602、采用数据处理器联立各个节点的数学模型求解，得到各个节点的温度、以及室内空气温度T1a和室内平均辐射温度T1m。
上述的一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法，其特征在于：步骤2012中，当外墙的导热系数λw小于0.5W/(m·K)时，第j层外墙的厚度小于0.02m；当外墙的导热系数λw大于等于0.5W/(m·K)时，第j层外墙的厚度小于0.03m；
步骤303中内嵌管式供冷管的埋设几何结构满足
Figure BDA00022728407800001212
比例系数0.06＜k2＜0.2。
上述的一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法，其特征在于：步骤306中判断内嵌管式供冷管的管内流体的状态，具体过程如下：
步骤3061、采用数据处理器根据公式
Figure BDA00022728407800001213
得到雷诺数Re；其中，um表示内嵌管式供冷管内供冷流体的断面平均流速，单位为m/s，ν表示内嵌管式供冷管内流体的运动粘度,单位为m2/s；
步骤3062、采用数据处理器判断，当Re＜2300时，内嵌管式供冷管的管内流体状态为层流；
当2300≤Re≤104时，内嵌管式供冷管的管内流体状态为过渡流；
当Re＞104时，内嵌管式供冷管的管内流体状态为紊流。
上述的一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法，其特征在于：步骤302中供冷房间内部人员作用下得热量Q3，1、供冷房间内部灯光作用下得热量Q3，2和供冷房间内部设备作用下得热量Q3，3的获取具体过程如下：
步骤3021、采用数据处理器根据公式Q3，1＝(qx+qe)×Se×Sz×ηe，得到供冷房间内部人员作用下得热量Q3，1；其中，Se表示供冷房间内单位面积的人员数量，Sz表示供冷房间的面积，单位为m2，qx表示供冷房间内部单个人员的显热，且qx＝61W，qe表示供冷房间内部单个人员的潜热，且qe＝73W，ηe表示供冷房间内部人员的在室率，且ηe的取值范围为10％～95％；
步骤3022、采用数据处理器根据公式Q3，2＝qd×Sz×ηd，得到供冷房间内部灯光作用下得热量Q3，2；其中，qd表示灯光功率密度，且qd＝11W/m2，ηd表示供冷房间内部照明灯的使用率，且ηd的取值范围为10％～95％；
步骤3023、采用数据处理器根据公式Q3，3＝qs×Sz×ηs，得到供冷房间内部设备作用下得热量Q3，3；其中，qs表示设备功率密度，且qs＝20W/m2，ηz表示供冷房间内部设备的使用率，且ηz的取值范围为10％～95％。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明方法步骤简单、实现方便且操作简便，计算时间短，不需要较高的计算机硬件要求，可在保证足够精度的前提下简化模拟过程，缩短模拟时间，提高了内嵌管式围护结构供冷房间热过程模拟的准确性。
2、本发明构建了墙体的RC有限差分模型、供冷构件的简化RC网络模型和房间热力系统的RC网络模型，实现了供冷房间综合RC简化模型的构建，该综合网络模型将供冷构件RC网络模型、多层墙体RC有限差分模型及房间热力系统RC网络模型相耦合，并且将新风系统影响考虑在内。本仿真模拟方法建模考虑因素全面，避免了建筑围护结构与供冷构件热过程的模拟脱离，可反映两者的相互影响；同时也避免了供冷构件热过程的模拟与其设计环境的脱离，将供冷构件连同其设计环境进行耦合，使得模拟过程更能反映真实环境，仿真模拟的准确性更高。
3、本发明房间热力系统RC网络模型构建过程中考虑了房间内日射得热量的影响，并将房间获得的日射得热量按照面积权重法平均分配在各个墙体内表面上，既保证了辐射供冷房间热环境仿真模拟的准确性，又简化了模拟过程。
4、本发明对房间热力系统模型进行了简化处理，将辐射供冷房间六个壁面的壁面辐射换热的问题简化为辐射冷板、外墙及内墙三个表面组成的封闭空腔的辐射换热问题，既简化了辐射供冷房间复杂的壁面换热问题，又避免了将房间简化为一个节点带来的弊端。
5、本发明内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法引进了供冷房间热过程仿真模拟中间歇方案如何加入到模拟过程中的方法，使得本发明既能模拟连续供冷，又能模拟间歇供冷。
6、本发明能够有效地应用于内嵌管式围护结构供冷系统的设计中，能够更准确的模拟内嵌管式围护结构供冷房间热过程，预测辐射冷板工性能及不同控制方案下内嵌管式围护结构供冷房间热环境参数及响应特性。
综上所述，本发明设计合理，实现方便，提高了内嵌管式围护结构供冷房间热过程模拟的准确性，可用来模拟预测辐射冷板工性能及供冷房间热环境响应特性，使用效果好，可用于指导内嵌管式围护结构供冷系统的设计及运行调控用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的供冷房间综合RC简化模型。
图2为本发明的方法流程框图。
具体实施方式
如图1和图2所示的一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法，包括以下步骤：
步骤一、内嵌管式围护结构供冷房间模型的建立及设定：
步骤101、设定供冷房间由四面墙体和顶部墙体组成，其中，供冷房间朝向南的墙体为南墙体，南墙体为外墙，且南墙体上设置一个外窗户，供冷房间的其余三个墙体均为内墙，内嵌管式供冷管埋设在顶部墙体内，且顶部墙体称作辐射冷板；
步骤102、设定三个内墙的壁面温度和表面发射率相同，则三个内墙等效为一个内墙；
步骤二、构建墙体的RC有限差分模型:
步骤201、构建外墙的RC网络有限差分模型：
步骤2011、采用数据处理器将房间中外墙的总厚度记作
Figure BDA0002272840780000151
将外墙的导热系数记作λw，单位为W/(m·K)，将外墙的密度记作ρw，单位为kg/m3，将外墙的比热容记作cw，单位为J/(kg·K)，采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000152
得到外墙的热阻Rw，单位为m2·K/W,采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000153
得到外墙的热容Ci，单位为J/m2·K；
步骤2012、采用数据处理器将外墙沿厚度方向分割成N层外墙；其中，N层外墙的厚度均相同，N层外墙按照从内到外依次标记为第1层外墙，第2层外墙，...，第j层外墙，...，第N层外墙；其中，j和N均为正整数，且1≤j≤N，N≥3；
步骤2013、采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000154
得到外墙中第j层外墙的热阻Rw,j；采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000155
得到外墙中第j层外墙的热容Cw,j；
步骤2014、采用数据处理器对第j层外墙构建T型中心热容RC网络模型结构，得到第j层外墙构的T型中心热容RC网络模型结构，第j层外墙的T型中心热容RC网络模型结构包括第j层外墙的第一电阻Rw,j,1、第j层外墙的第二电阻Rw,j,2和第j层外墙的热容Cw,j，且第j层外墙的第一电阻Rw,j,1的一端、第j层外墙的第二电阻Rw,j,2的一端和第j层外墙的热容Cw,j的一端连接；其中，
Figure BDA0002272840780000161
步骤2015、按照步骤2014所述的方法，得到第j-1层外墙构的T型中心热容RC网络模型结构和第j+1层外墙构的T型中心热容RC网络模型结构；其中，第j层外墙的第一电阻Rw,j,1的另一端与第j-1层外墙的第二电阻Rw,j-1,2的另一端连接，第j层外墙的第二电阻Rw,j,2的另一端与第j+1层外墙的第一电阻Rw,j+1,1的另一端连接；
步骤2016、按照步骤2011至步骤2015所述的方法，得到内墙的RC有限差分模型；其中，第i层内墙的T型中心热容RC网络模型结构包括第i层内墙的第一电阻Rn,i,1、第i层内墙的第二电阻Rn,i,2和第i层内墙的热容Cn,i，且第i层内墙的第一电阻Rn,i,1的一端、第i层内墙的第二电阻Rn,i,2的一端和第i层内墙的热容Cn,i的一端连接，内墙划分为Nn层，Nn和i均为正整数，1≤i≤Nn，Nn≥3；
Figure BDA0002272840780000162
第1层内墙的第一电阻Rn,1,1的另一端连接墙体内壁温度，Rn,i表示外墙中第i层内墙的热阻；
步骤三、构建供冷构件的简化RC网络模型：
步骤301、设定内嵌管式供冷管内水温相同和水温分布均匀；其中，内嵌管式供冷管为冷盘管；将内嵌管式供冷管上部的顶部墙体记作上顶部墙体，将内嵌管式供冷管下部的顶部墙体记作下顶部墙体，并按照步骤2012的方法将上顶部墙体划分为Ns层，下顶部墙体划分为Nx层，Ns和Nx均为正整数；
步骤302、采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000171
得到内嵌管式供冷管的核心层热阻RL；其中，L表示内嵌管式供冷管的埋管间距，单位为m，λup表示内嵌管式供冷管所在的顶部墙体的导热系数，单位为W/(m·K)；
步骤303、采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000172
得到内嵌管式供冷管的核心层热容CL；其中，ρup表示内嵌管式供冷管所在的顶部墙体的密度，单位为kg/m3，cup表示内嵌管式供冷管所在的顶部墙体的比热容，单位为J/(kg·K)，中间变量
Figure BDA0002272840780000173
x1表示上顶部墙体的厚度，单位为m，x2表示下顶部墙体的厚度，单位为m，比例系数
Figure BDA0002272840780000174
d2表示内嵌管式供冷管的外径，单位为m；
步骤304、采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000175
得到第j′层上顶部墙体的热阻Rup,j′；采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000176
得到第j′层上顶部墙体的热容Cup,j′；采用数据处理器根据公式得到第j″层下顶部墙体的热阻Rx,j″；采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000178
得到第j″层下顶部墙体的热容Cx,j″；其中，j′和j″均为正整数，且1≤j′≤Ns，1≤j″≤Nx；
步骤305、按照步骤2014至步骤2015所述的方法，得到上顶部墙体的T型中心热容RC网络模型和下顶部墙体的T型中心热容RC网络模型；其中，上顶部墙体中第j′层上顶部墙体的T型中心热容RC网络模型结构包括第j′层上顶部墙体的第一上电阻Rup,j′,1、第j′层上顶部墙体的第二上电阻Rup,j′,2和第j′层上顶部墙体的热容Cup,j′，且第j′层上顶部墙体的第一上电阻Rup,j′,1的一端、第j′层上顶部墙体的第二上电阻Rup,j′,2的一端和第j′层上顶部墙体的热容Cup,j′的一端连接，
Figure BDA0002272840780000181
下顶部墙体中第j″层下顶部墙体的T型中心热容RC网络模型结构包括第j″层下顶部墙体的第一下电阻Rx,j″,1、第j″层下顶部墙体的第二下电阻Rx,j″,2和第j″层下顶部墙体的热容Cx,j″，且第j″层下顶部墙体的第一下电阻Rx,j″,1的一端、第j″层下顶部墙体的第二下电阻Rx,j″,2的一端和第j″层下顶部墙体的热容Cx,j″的一端连接，
Figure BDA0002272840780000182
步骤306、当内嵌管式供冷管的管内流体的状态为层流时，采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000183
得到内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热系数h，单位为W/(m2·K)，其中，d表示内嵌管式供冷管的内径，单位为m，λsf表示内嵌管式供冷管的管内流体的导热系数；
当内嵌管式供冷管的管内流体的状态为过渡流时，采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000184
得到内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热系数h；其中，Re表示雷诺数，Pr表示内嵌管式供冷管的管内流体温度下的普朗特数，Prb表示内嵌管式供冷管管壁温度下的普朗特数；
当内嵌管式供冷管的管内流体的状态为紊流时，采用数据处理器根据公式得到内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热系数h；
步骤307、采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000186
得到内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热热阻Rw；
步骤四、构建房间热力系统RC网络模型：
步骤401、设定内墙的辐射换热热阻为Rr，顶部墙体与外墙之间的辐射换热热阻为Rr,1，顶部墙体与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,2，外墙与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,3，顶部墙体的辐射换热热阻为Rr,4，且Rr＝Rr,1＝Rr,2＝Rr,3＝Rr,4，设定内嵌管式供冷管表面对流换热热阻Rc,c-a、外墙内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,ew-a、内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a，1、顶部墙体表面与室内空气间对流换热热阻Rc,iw-a，2、外墙外表面与室外空气间的对流换热热阻Rc,ew-oa和设定内墙另一个内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,iw-a；
步骤402、采用数据处理器根据公式Q2＝3.6×Cxf×ρxf×G×(T1a-Ts)，得到新风承担的显热负荷Q2，单位为W；其中，Cxf表示空气定压比热容，单位为kJ/(kg·K)，ρxf表示新风的密度，单位为kg/m3，G表示新风送风量，单位为m3/h，T1a表示室内空气温度，单位为K，Ts表示新风送风温度，单位为K；新风送风量G不小于36.3m3/h；
采用数据处理器根据公式Q3＝Q3，1+Q3，2+Q3，3，得到供冷房间内部得热量Q3，单位为W；其中，Q3，1表示供冷房间内部人员作用下得热量，单位为W；Q3，2表示供冷房间内部灯光作用下得热量，单位为W；Q3，3表示供冷房间内部设备作用下得热量，单位为W；
设定通过外窗户进入房间的日射得热按照面积比例平均分配到房间外墙、内墙和顶部墙体，设定房间日射得热量分配在顶部墙体内表面的单位面积日射得热量为Qdq、分配在内墙内表面的单位面积日射得热量为Qnq、分配在外墙内表面的单位面积日射得热量为Qwq，且Qdq＝Qnq＝Qwq，单位为W/m2，外墙外表面吸收的单位面积太阳辐射得热量为Q4，单位为W/m2；窗户传热得热量为Q5，单位为W；
步骤五、构建供冷房间综合RC简化模型：
步骤501、设定内嵌管式供冷管的核心层第一热阻为RL，1，内嵌管式供冷管的核心层第二热阻为RL，2，且
Figure BDA0002272840780000191
内嵌管式供冷管的核心层第一热容为CL，1，内嵌管式供冷管的核心层第二热容为CL，2，且
Figure BDA0002272840780000192
步骤502、采用数据处理器将内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热热阻Rw的一端、内嵌管式供冷管的核心层第一热阻RL，1的一端和内嵌管式供冷管的核心层第一热容CL，1的一端连接，形成节点1；将内嵌管式供冷管的核心层第热阻RL，1的另一端、内嵌管式供冷管的核心层第二热阻RL，2的一端和内嵌管式供冷管的核心层第二热容CL，2的一端连接，形成节点2；将内嵌管式供冷管的核心层第二热阻RL，2的另一端、第1层上顶部墙体的第一上电阻Rup,1,1的另一端和第1层下顶部墙体的第一下电阻Rx,1,1的另一端连接，形成节点3；
步骤503、采用数据处理器将第1层上顶部墙体的第一上电阻Rup,1,1的一端、第1层上顶部墙体的第二上电阻Rup,1,2的一端和第1层上顶部墙体的热容Cup,1的一端连接，形成节点4；
步骤504、按照步骤503所述的方法，采用数据处理器将第j′层上顶部墙体的第一上电阻Rup,j′,1的一端、第j′层上顶部墙体的第二上电阻Rup,j′,2的一端和第j′层上顶部墙体的热容Cup,j′的一端连接，形成节点3+j′；
步骤505、多次重复步骤504，直至采用数据处理器将第Ns层上顶部墙体的第一上电阻
Figure BDA0002272840780000201
的一端、第Ns层上顶部墙体的第二上电阻
Figure BDA0002272840780000202
的一端和第Ns层上顶部墙体的热容的一端连接，形成节点3+Ns；
步骤506、采用数据处理器将第Ns层上顶部墙体的第二上电阻Rup,Ns,2的另一端、顶部墙体表面与室内空气间对流换热热阻Rc,iw-a，2的一端和顶部墙体的辐射换热热阻Rr,4的一端连接，形成节点4+Ns；
步骤507、采用数据处理器将第1层下顶部墙体的第一下电阻Rx,1,1的一端、第1层上顶部墙体的第二上电阻Rx,1,2的一端和第一层下顶部墙体的热容Cx,1的一端连接，形成节点5+Ns；
步骤508、按照步骤507所述的方法，采用数据处理器将第j″层下顶部墙体的第一下电阻Rx,j″,1的一端、第j″层下顶部墙体的第二下电阻Rx,j″,2的一端和第j″层下顶部墙体的热容Cx,j″的一端连接，形成节点4+Ns+j″；
步骤509、多次重复步骤508，直至采用数据处理器将第Nx层下顶部墙体的第一下电阻
Figure BDA0002272840780000204
的一端、第Nx层下顶部墙体的第二下电阻
Figure BDA0002272840780000205
的一端和第Nx层下顶部墙体的热容的一端连接，形成节点4+Ns+Nx；
步骤5010、采用数据处理器将第Nx层下顶部墙体的第二下电阻
Figure BDA0002272840780000211
的另一端、顶部墙体与外墙之间的辐射换热热阻Rr,1的一端、顶部墙体与内墙之间的辐射换热热阻Rr,2的一端和内嵌管式供冷管表面对流换热热阻Rc,c-a的一端连接，形成节点5+Ns+Nx；其中，节点5+Ns+Nx考虑顶部墙体内表面的单位面积日射得热量Qdq；
步骤5012、采用数据处理器将内嵌管式供冷管表面对流换热热阻Rc,c-a的另一端、内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a，1的一端和外墙内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,ew-a的一端连接，形成节点6+Ns+Nx；其中，节点6+Ns+Nx中考虑新风承担的显热负荷Q2、供冷房间内部得热量Q3和窗户传热得热量Q5；
步骤5013、采用数据处理器将顶部墙体与外墙之间的辐射换热热阻Rr,1的另一端、外墙内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,ew-a的另一端、外墙与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,3的一端和第1层外墙的第一电阻Rw,1,1的另一端连接，形成节点7+Ns+Nx；其中，节点7+Ns+Nx考虑外墙内表面的单位面积日射得热量Qwq；
步骤5014、按照步骤503所述的方法，采用数据处理器将第1层外墙的第一上电阻Rw,1,1的一端、第1层外墙的第二上电阻Rw,1,2的一端和第1层外墙的热容Cw,1的一端连接，形成节点8+Ns+Nx；
步骤5015、按照步骤5014所述的方法，采用数据处理器将第j层外墙的第一电阻Rw,j,1、第j层外墙的第二电阻Rw,j,2和第j层外墙的热容Cw,j，且第j层外墙的第一电阻Rw,j,1的一端、第j层外墙的第二电阻Rw,j,2的一端和第j层外墙的热容Cw,j的一端连接，形成节点7+Ns+Nx+j；
步骤5016、多次重复步骤5015，直至采用数据处理器将第N层外墙的第一电阻Rw,N,1的一端、第N层外墙的第二电阻Rw,N,2的一端和第N层外墙的热容Cw,N的一端连接，形成节点7+Ns+Nx+N；
步骤5017、采用数据处理器将第N层外墙的第二电阻Rw,N,2的另一端和外墙外表面与室外空气间的对流换热热阻Rc,ew-oa的一端连接，形成节点8+Ns+Nx+N；其中，节点8+Ns+Nx+N考虑外墙外表面吸收的单位面积太阳辐射得热量Q4，外墙外表面与室外空气间的对流换热热阻Rc,ew-oa的另一端连接室外空气温度To；
步骤5018、采用数据处理器将顶部墙体与内墙之间的辐射换热热阻Rr,2的另一端、外墙与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,3的另一端、内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a，1的另一端和第1层内墙的第一电阻Rn,1,1的另一端连接，形成节点9+Ns+Nx+N；其中，节点9+Ns+Nx+N考虑内墙内表面的单位面积日射得热量Qnq；
步骤5015、采用数据处理器将第1层内墙的第一电阻Rn,1,1的一端、第1层内墙的第二电阻Rn,1,2的一端和第1层内墙的热容Cn,1的一端连接形成节点10+Ns+Nx+N；
步骤5016、按照步骤5015所述的方法，采用数据处理器将第i层内墙的第一电阻Rn,i,1的一端、第i层内墙的第二电阻Rn,i,2的一端和第i层内墙的热容Cn,i的一端连接，形成节点9+Ns+Nx+N+i；
步骤5017、多次重复步骤5016，直至采用数据处理器将第Nn层内墙的第一电阻
Figure BDA0002272840780000221
的一端、第Nn层内墙的第二电阻
Figure BDA0002272840780000222
的一端和第Nn层内墙的热容
Figure BDA0002272840780000223
的一端连接，形成节点9+Ns+Nx+N+Nn；
步骤5018、采用数据处理器将第Nn层内墙的第二电阻
Figure BDA0002272840780000224
的另一端、内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a的一端和内墙的辐射换热热阻Rr的一端连接，形成节点10+Ns+Nx+N+Nn；其中，内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a的另一端连接室内空气温度T1a，内墙的辐射换热热阻Rr的另一端连接室内平均辐射温度T1m。
步骤六、依据kirchhoff电流定律对供冷房间综合RC网络简化模型建立数学模型：
步骤601、采用数据处理器建立各个节点的数学模型，具体过程如下：
节点1的数学模型：
Figure BDA0002272840780000231
其中，T1表示节点1的温度，T2表示节点2的温度，Tw表示内嵌管式供冷管内流体的温度，τ表示时间；
节点2的数学模型：
Figure BDA0002272840780000232
其中，T3表示节点3的温度；
节点3的数学模型：
Figure BDA0002272840780000233
其中，T4表示节点4的温度，表示节点5+Ns的温度；
节点4～节点3+Ns中节点3+j′的数学模型：
Figure BDA0002272840780000235
其中，T2+j′表示节点2+j′的温度，T3+j′表示节点3+j′的温度，T4+j′表示节点4+j′的温度；
节点4+Ns的数学模型：
Figure BDA0002272840780000236
其中，
Figure BDA0002272840780000237
表示节点3+Ns的温度，
Figure BDA0002272840780000238
表示节点4+Ns的温度；
节点5+Ns～节点4+Ns+Nx中节点4+Ns+j″的数学模型：
当j″＝1时，
Figure BDA0002272840780000239
其中，
Figure BDA00022728407800002310
表示节点5+Ns的温度，
Figure BDA00022728407800002311
表示节点6+Ns的温度；
当j″大于1时，
Figure BDA00022728407800002312
其中，
Figure BDA00022728407800002313
表示节点3+Ns+j″的温度，
Figure BDA00022728407800002314
表示节点4+Ns+j″的温度，表示节点5+Ns+j″的温度；
节点5+Ns+Nx的数学模型：
Figure BDA00022728407800002317
其中，
Figure BDA00022728407800002318
表示节点4+Ns+Nx的温度，
Figure BDA00022728407800002319
表示节点5+Ns+Nx的温度，
Figure BDA00022728407800002320
表示节点6+Ns+Nx的温度，
Figure BDA00022728407800002321
表示节点7+Ns+Nx的温度，
Figure BDA0002272840780000241
表示节点9+Ns+Nx+N的温度；
节点6+Ns+Nx的数学模型：
Figure BDA0002272840780000242
其中，表示节点7+Ns+Nx的温度，Q2为新风承担的显热负荷，Q3为供冷房间内部得热量，Q5为窗户传热得热量；
节点7+Ns+Nx的数学模型：
Figure BDA0002272840780000244
其中，表示节点8+Ns+Nx的温度，Qwq为外墙单位面积日射的热量；
节点8+Ns+Nx～节点7+Ns+Nx+N中节点7+Ns+Nx+j的数学模型：
Figure BDA0002272840780000246
其中，
Figure BDA0002272840780000247
表示节点6+Ns+Nx+j的温度，
Figure BDA0002272840780000248
表示节点7+Ns+Nx+j的温度，
Figure BDA0002272840780000249
表示节点8+Ns+Nx+j的温度；
节点8+Ns+Nx+N中的数学模型：
Figure BDA00022728407800002410
其中，表示节点8+Ns+Nx+N的温度，Q4为外墙外表面吸收的单位面积太阳辐射得热量；
节点9+Ns+Nx+N中的数学模型：
Figure BDA00022728407800002412
其中，表示节点9+Ns+Nx+N的温度，
Figure BDA00022728407800002414
表示节点10+Ns+Nx+N的温度；
节点10+Ns+Nx+N～节点9+Ns+Nx+N+Nn中节点9+Ns+Nx+N+i的数学模型：
其中，
Figure BDA00022728407800002416
表示节点8+Ns+Nx+N+i的温度，
Figure BDA00022728407800002417
表示节点9+Ns+Nx+N+i的温度，
Figure BDA0002272840780000251
表示节点10+Ns+Nx+N+i的温度；
节点10+Ns+Nx+N+Nn的数学模型：
Figure BDA0002272840780000252
其中，表示节点10+Ns+Nx+N+i的温度；
步骤602、采用数据处理器联立各个节点的数学模型求解，得到各个节点的温度、以及室内空气温度T1a和室内平均辐射温度T1m。
本实施例中，步骤2012中，当外墙的导热系数λw小于0.5W/(m·K)时，第j层外墙的厚度小于0.02m；当外墙的导热系数λw大于等于0.5W/(m·K)时，第j层外墙的厚度小于0.03m；
步骤303中内嵌管式供冷管的埋设几何结构满足
Figure BDA0002272840780000254
比例系数0.06＜k2＜0.2。
本实施例中，步骤306中判断内嵌管式供冷管的管内流体的状态，具体过程如下：
步骤3061、采用数据处理器根据公式
Figure BDA0002272840780000255
得到雷诺数Re；其中，um表示内嵌管式供冷管内供冷流体的断面平均流速，单位为m/s，ν表示内嵌管式供冷管内流体的运动粘度,单位为m2/s；
步骤3062、采用数据处理器判断，当Re＜2300时，内嵌管式供冷管的管内流体状态为层流；
当2300≤Re≤104时，内嵌管式供冷管的管内流体状态为过渡流；
当Re＞104时，内嵌管式供冷管的管内流体状态为紊流。
本实施例中，步骤302中供冷房间内部人员作用下得热量Q3，1、供冷房间内部灯光作用下得热量Q3，2和供冷房间内部设备作用下得热量Q3，3的获取具体过程如下：
步骤3021、采用数据处理器根据公式Q3，1＝(qx+qe)×Se×Sz×ηe，得到供冷房间内部人员作用下得热量Q3，1；其中，Se表示供冷房间内单位面积的人员数量，Sz表示供冷房间的面积，单位为m2，qx表示供冷房间内部单个人员的显热，且qx＝61W，qe表示供冷房间内部单个人员的潜热，且qe＝73W，ηe表示供冷房间内部人员的在室率，且ηe的取值范围为10％～95％；
步骤3022、采用数据处理器根据公式Q3，2＝qd×Sz×ηd，得到供冷房间内部灯光作用下得热量Q3，2；其中，qd表示灯光功率密度，且qd＝11W/m2，ηd表示供冷房间内部照明灯的使用率，且ηd的取值范围为10％～95％；
步骤3023、采用数据处理器根据公式Q3，3＝qs×Sz×ηs，得到供冷房间内部设备作用下得热量Q3，3；其中，qs表示设备功率密度，且qs＝20W/m2，ηz表示供冷房间内部设备的使用率，且ηz的取值范围为10％～95％。
本实施例中，进一步地，设定内墙的辐射换热热阻为Rr，单位为m2·K/W，顶部墙体与外墙之间的辐射换热热阻为Rr,1，顶部墙体与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,2，外墙与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,3，顶部墙体的辐射换热热阻为Rr,4，Rr＝Rr,1＝Rr,2＝Rr,3＝Rr,4＝0.18m2·K/W，设定内嵌管式供冷管表面对流换热热阻Rc,c-a的取值为0.22m2·K/W～0.3m2·K/W，设定外墙内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,ew-a的取值为0.26m2·K/W，设定内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a，1的取值为0.26m2·K/W，设定顶部墙体表面与室内空气间对流换热热阻Rc,iw-a，2的取值为0.22m2·K/W，设定外墙外表面与室外空气间的对流换热热阻Rc,ew-oa的取值为0.147m2·K/W，设定内墙另一个内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,iw-a的取值为0.26m2·K/W。
本实施例中，需要说明的是，雷诺数、普朗特数及普朗特数均为无因次数。
本实施例中，需要说明的是，设定供冷房间为建筑中间层房间，临室同步供冷，室内热环境与所模拟供冷房间相同。
本实施例中，需要说明的是，当间歇供冷时，只需要将节点1的数学模型调整为：
本实施例中，本发明内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法引进了供冷房间热过程仿真模拟中间歇方案如何加入到模拟过程中的方法，使得本发明既能模拟连续供冷，又能模拟间歇供冷。
综上所述，本发明设计合理，实现方便，提高了内嵌管式围护结构供冷房间热过程模拟的准确性，可用来模拟预测辐射冷板工性能及供冷房间热环境响应特性，使用效果好，可用于指导内嵌管式围护结构供冷系统的设计及运行调控用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、内嵌管式围护结构供冷房间模型的建立及设定：
步骤101、设定供冷房间由四面墙体和顶部墙体组成，其中，供冷房间朝向南的墙体为南墙体，南墙体为外墙，且南墙体上设置一个外窗户，供冷房间的其余三个墙体均为内墙，内嵌管式供冷管埋设在顶部墙体内，且顶部墙体称作辐射冷板；
步骤102、设定三个内墙的壁面温度和表面发射率相同，则三个内墙等效为一个内墙；
步骤二、构建墙体的RC有限差分模型:
步骤201、构建外墙的RC网络有限差分模型：
步骤2011、采用数据处理器将房间中外墙的总厚度记作
Figure FDA0002272840770000011
将外墙的导热系数记作λw，单位为W/(m·K)，将外墙的密度记作ρw，单位为kg/m3，将外墙的比热容记作cw，单位为J/(kg·K)，采用数据处理器根据公式
Figure FDA0002272840770000012
得到外墙的热阻Rw，单位为m2·K/W,采用数据处理器根据公式得到外墙的热容Ci，单位为J/m2·K；
步骤2012、采用数据处理器将外墙沿厚度方向分割成N层外墙；其中，N层外墙的厚度均相同，N层外墙按照从内到外依次标记为第1层外墙，第2层外墙，...，第j层外墙，...，第N层外墙；其中，j和N均为正整数，且1≤j≤N，N≥3；
步骤2013、采用数据处理器根据公式
Figure FDA0002272840770000014
得到外墙中第j层外墙的热阻Rw,j；采用数据处理器根据公式得到外墙中第j层外墙的热容Cw,j；
步骤2014、采用数据处理器对第j层外墙构建T型中心热容RC网络模型结构，得到第j层外墙构的T型中心热容RC网络模型结构，第j层外墙的T型中心热容RC网络模型结构包括第j层外墙的第一电阻Rw,j,1、第j层外墙的第二电阻Rw,j,2和第j层外墙的热容Cw,j，且第j层外墙的第一电阻Rw,j,1的一端、第j层外墙的第二电阻Rw,j,2的一端和第j层外墙的热容Cw,j的一端连接；其中，
Figure FDA0002272840770000021
步骤2015、按照步骤2014所述的方法，得到第j-1层外墙构的T型中心热容RC网络模型结构和第j+1层外墙构的T型中心热容RC网络模型结构；其中，第j层外墙的第一电阻Rw,j,1的另一端与第j-1层外墙的第二电阻Rw,j-1,2的另一端连接，第j层外墙的第二电阻Rw,j,2的另一端与第j+1层外墙的第一电阻Rw,j+1,1的另一端连接；
步骤2016、按照步骤2011至步骤2015所述的方法，得到内墙的RC有限差分模型；其中，第i层内墙的T型中心热容RC网络模型结构包括第i层内墙的第一电阻Rn,i,1、第i层内墙的第二电阻Rn,i,2和第i层内墙的热容Cn,i，且第i层内墙的第一电阻Rn,i,1的一端、第i层内墙的第二电阻Rn,i,2的一端和第i层内墙的热容Cn,i的一端连接，内墙划分为Nn层，Nn和i均为正整数，1≤i≤Nn，Nn≥3；第1层内墙的第一电阻Rn,1,1的另一端连接墙体内壁温度，Rn,i表示外墙中第i层内墙的热阻；
步骤三、构建供冷构件的简化RC网络模型：
步骤301、设定内嵌管式供冷管内水温相同和水温分布均匀；其中，内嵌管式供冷管为冷盘管；将内嵌管式供冷管上部的顶部墙体记作上顶部墙体，将内嵌管式供冷管下部的顶部墙体记作下顶部墙体，并按照步骤2012的方法将上顶部墙体划分为Ns层，下顶部墙体划分为Nx层，Ns和Nx均为正整数；
步骤302、采用数据处理器根据公式
Figure FDA0002272840770000023
得到内嵌管式供冷管的核心层热阻RL；其中，L表示内嵌管式供冷管的埋管间距，单位为m，λup表示内嵌管式供冷管所在的顶部墙体的导热系数，单位为W/(m·K)；
步骤303、采用数据处理器根据公式
Figure FDA0002272840770000031
得到内嵌管式供冷管的核心层热容CL；其中，ρup表示内嵌管式供冷管所在的顶部墙体的密度，单位为kg/m3，cup表示内嵌管式供冷管所在的顶部墙体的比热容，单位为J/(kg·K)，中间变量
Figure FDA0002272840770000032
x1表示上顶部墙体的厚度，单位为m，x2表示下顶部墙体的厚度，单位为m，比例系数d2表示内嵌管式供冷管的外径，单位为m；
步骤304、采用数据处理器根据公式得到第j′层上顶部墙体的热阻Rup,j′；采用数据处理器根据公式
Figure FDA0002272840770000035
得到第j′层上顶部墙体的热容Cup,j′；采用数据处理器根据公式得到第j″层下顶部墙体的热阻Rx,j″；采用数据处理器根据公式
Figure FDA0002272840770000037
得到第j″层下顶部墙体的热容Cx,j″；其中，j′和j″均为正整数，且1≤j′≤Ns，1≤j″≤Nx；
步骤305、按照步骤2014至步骤2015所述的方法，得到上顶部墙体的T型中心热容RC网络模型和下顶部墙体的T型中心热容RC网络模型；其中，上顶部墙体中第j′层上顶部墙体的T型中心热容RC网络模型结构包括第j′层上顶部墙体的第一上电阻Rup,j′,1、第j′层上顶部墙体的第二上电阻Rup,j′,2和第j′层上顶部墙体的热容Cup,j′，且第j′层上顶部墙体的第一上电阻Rup,j′,1的一端、第j′层上顶部墙体的第二上电阻Rup,j′,2的一端和第j′层上顶部墙体的热容Cup,j′的一端连接，
下顶部墙体中第j″层下顶部墙体的T型中心热容RC网络模型结构包括第j″层下顶部墙体的第一下电阻Rx,j″,1、第j″层下顶部墙体的第二下电阻Rx,j″,2和第j″层下顶部墙体的热容Cx,j″，且第j″层下顶部墙体的第一下电阻Rx,j″,1的一端、第j″层下顶部墙体的第二下电阻Rx,j″,2的一端和第j″层下顶部墙体的热容Cx,j″的一端连接，
Figure FDA0002272840770000041
步骤306、当内嵌管式供冷管的管内流体的状态为层流时，采用数据处理器根据公式得到内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热系数h，单位为W/(m2·K)，其中，d表示内嵌管式供冷管的内径，单位为m，λsf表示内嵌管式供冷管的管内流体的导热系数；
当内嵌管式供冷管的管内流体的状态为过渡流时，采用数据处理器根据公式得到内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热系数h；其中，Re表示雷诺数，Pr表示内嵌管式供冷管的管内流体温度下的普朗特数，Prb表示内嵌管式供冷管管壁温度下的普朗特数；
当内嵌管式供冷管的管内流体的状态为紊流时，采用数据处理器根据公式
Figure FDA0002272840770000044
得到内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热系数h；
步骤307、采用数据处理器根据公式
Figure FDA0002272840770000045
得到内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热热阻Rw；
步骤四、构建房间热力系统RC网络模型：
步骤401、设定内墙的辐射换热热阻为Rr，顶部墙体与外墙之间的辐射换热热阻为Rr,1，顶部墙体与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,2，外墙与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,3，顶部墙体的辐射换热热阻为Rr,4，且Rr＝Rr,1＝Rr,2＝Rr,3＝Rr,4，设定内嵌管式供冷管表面对流换热热阻Rc,c-a、外墙内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,ew-a、内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a，1、顶部墙体表面与室内空气间对流换热热阻Rc,iw-a，2、外墙外表面与室外空气间的对流换热热阻Rc,ew-oa和设定内墙另一个内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,iw-a；
步骤402、采用数据处理器根据公式Q2＝3.6×Cxf×ρxf×G×(T1a-Ts)，得到新风承担的显热负荷Q2，单位为W；其中，Cxf表示空气定压比热容，单位为kJ/(kg·K)，ρxf表示新风的密度，单位为kg/m3，G表示新风送风量，单位为m3/h，T1a表示室内空气温度，单位为K，Ts表示新风送风温度，单位为K；新风送风量G不小于36.3m3/h；
采用数据处理器根据公式Q3＝Q3，1+Q3，2+Q3，3，得到供冷房间内部得热量Q3，单位为W；其中，Q3，1表示供冷房间内部人员作用下得热量，单位为W；Q3，2表示供冷房间内部灯光作用下得热量，单位为W；Q3，3表示供冷房间内部设备作用下得热量，单位为W；
设定通过外窗户进入房间的日射得热按照面积比例平均分配到房间外墙、内墙和顶部墙体，设定房间日射得热量分配在顶部墙体内表面的单位面积日射得热量为Qdq、分配在内墙内表面的单位面积日射得热量为Qnq、分配在外墙内表面的单位面积日射得热量为Qwq，且Qdq＝Qnq＝Qwq，单位为W/m2，外墙外表面吸收的单位面积太阳辐射得热量为Q4，单位为W/m2；窗户传热得热量为Q5，单位为W；
步骤五、构建供冷房间综合RC简化模型：
步骤501、设定内嵌管式供冷管的核心层第一热阻为RL，1，内嵌管式供冷管的核心层第二热阻为RL，2，且
Figure FDA0002272840770000051
内嵌管式供冷管的核心层第一热容为CL，1，内嵌管式供冷管的核心层第二热容为CL，2，且
Figure FDA0002272840770000052
步骤502、采用数据处理器将内嵌管式供冷管的管内流体与管壁面间的对流换热热阻Rw的一端、内嵌管式供冷管的核心层第一热阻RL，1的一端和内嵌管式供冷管的核心层第一热容CL，1的一端连接，形成节点1；将内嵌管式供冷管的核心层第热阻RL，1的另一端、内嵌管式供冷管的核心层第二热阻RL，2的一端和内嵌管式供冷管的核心层第二热容CL，2的一端连接，形成节点2；将内嵌管式供冷管的核心层第二热阻RL，2的另一端、第1层上顶部墙体的第一上电阻Rup,1,1的另一端和第1层下顶部墙体的第一下电阻Rx,1,1的另一端连接，形成节点3；
步骤503、采用数据处理器将第1层上顶部墙体的第一上电阻Rup,1,1的一端、第1层上顶部墙体的第二上电阻Rup,1,2的一端和第1层上顶部墙体的热容Cup,1的一端连接，形成节点4；
步骤504、按照步骤503所述的方法，采用数据处理器将第j′层上顶部墙体的第一上电阻Rup,j′,1的一端、第j′层上顶部墙体的第二上电阻Rup,j′,2的一端和第j′层上顶部墙体的热容Cup,j′的一端连接，形成节点3+j′；
步骤505、多次重复步骤504，直至采用数据处理器将第Ns层上顶部墙体的第一上电阻
Figure FDA0002272840770000061
的一端、第Ns层上顶部墙体的第二上电阻的一端和第Ns层上顶部墙体的热容
Figure FDA0002272840770000063
的一端连接，形成节点3+Ns；
步骤506、采用数据处理器将第Ns层上顶部墙体的第二上电阻的另一端、顶部墙体表面与室内空气间对流换热热阻Rc,iw-a，2的一端和顶部墙体的辐射换热热阻Rr,4的一端连接，形成节点4+Ns；
步骤507、采用数据处理器将第1层下顶部墙体的第一下电阻Rx,1,1的一端、第1层上顶部墙体的第二上电阻Rx,1,2的一端和第一层下顶部墙体的热容Cx,1的一端连接，形成节点5+Ns；
步骤508、按照步骤507所述的方法，采用数据处理器将第j″层下顶部墙体的第一下电阻Rx,j″,1的一端、第j″层下顶部墙体的第二下电阻Rx,j″,2的一端和第j″层下顶部墙体的热容Cx,j″的一端连接，形成节点4+Ns+j″；
步骤509、多次重复步骤508，直至采用数据处理器将第Nx层下顶部墙体的第一下电阻
Figure FDA0002272840770000065
的一端、第Nx层下顶部墙体的第二下电阻
Figure FDA0002272840770000066
的一端和第Nx层下顶部墙体的热容的一端连接，形成节点4+Ns+Nx；
步骤5010、采用数据处理器将第Nx层下顶部墙体的第二下电阻
Figure FDA0002272840770000068
的另一端、顶部墙体与外墙之间的辐射换热热阻Rr,1的一端、顶部墙体与内墙之间的辐射换热热阻Rr,2的一端和内嵌管式供冷管表面对流换热热阻Rc,c-a的一端连接，形成节点5+Ns+Nx；其中，节点5+Ns+Nx考虑顶部墙体内表面的单位面积日射得热量Qdq；
步骤5012、采用数据处理器将内嵌管式供冷管表面对流换热热阻Rc,c-a的另一端、内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a，1的一端和外墙内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,ew-a的一端连接，形成节点6+Ns+Nx；其中，节点6+Ns+Nx中考虑新风承担的显热负荷Q2、供冷房间内部得热量Q3和窗户传热得热量Q5；
步骤5013、采用数据处理器将顶部墙体与外墙之间的辐射换热热阻Rr,1的另一端、外墙内表面与室内空气间对流换热热阻Rc,ew-a的另一端、外墙与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,3的一端和第1层外墙的第一电阻Rw,1,1的另一端连接，形成节点7+Ns+Nx；其中，节点7+Ns+Nx考虑外墙内表面的单位面积日射得热量Qwq；
步骤5014、按照步骤503所述的方法，采用数据处理器将第1层外墙的第一上电阻Rw,1,1的一端、第1层外墙的第二上电阻Rw,1,2的一端和第1层外墙的热容Cw,1的一端连接，形成节点8+Ns+Nx；
步骤5015、按照步骤5014所述的方法，采用数据处理器将第j层外墙的第一电阻Rw,j,1、第j层外墙的第二电阻Rw,j,2和第j层外墙的热容Cw,j，且第j层外墙的第一电阻Rw,j,1的一端、第j层外墙的第二电阻Rw,j,2的一端和第j层外墙的热容Cw,j的一端连接，形成节点7+Ns+Nx+j；
步骤5016、多次重复步骤5015，直至采用数据处理器将第N层外墙的第一电阻Rw,N,1的一端、第N层外墙的第二电阻Rw,N,2的一端和第N层外墙的热容Cw,N的一端连接，形成节点7+Ns+Nx+N；
步骤5017、采用数据处理器将第N层外墙的第二电阻Rw,N,2的另一端和外墙外表面与室外空气间的对流换热热阻Rc,ew-oa的一端连接，形成节点8+Ns+Nx+N；其中，节点8+Ns+Nx+N考虑外墙外表面吸收的单位面积太阳辐射得热量Q4，外墙外表面与室外空气间的对流换热热阻Rc,ew-oa的另一端连接室外空气温度To；
步骤5018、采用数据处理器将顶部墙体与内墙之间的辐射换热热阻Rr,2的另一端、外墙与内墙之间的辐射换热热阻为Rr,3的另一端、内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a，1的另一端和第1层内墙的第一电阻Rn,1,1的另一端连接，形成节点9+Ns+Nx+N；其中，节点9+Ns+Nx+N考虑内墙内表面的单位面积日射得热量Qnq；
步骤5015、采用数据处理器将第1层内墙的第一电阻Rn,1,1的一端、第1层内墙的第二电阻Rn,1,2的一端和第1层内墙的热容Cn,1的一端连接形成节点10+Ns+Nx+N；
步骤5016、按照步骤5015所述的方法，采用数据处理器将第i层内墙的第一电阻Rn,i,1的一端、第i层内墙的第二电阻Rn,i,2的一端和第i层内墙的热容Cn,i的一端连接，形成节点9+Ns+Nx+N+i；
步骤5017、多次重复步骤5016，直至采用数据处理器将第Nn层内墙的第一电阻
Figure FDA0002272840770000081
的一端、第Nn层内墙的第二电阻
Figure FDA0002272840770000082
的一端和第Nn层内墙的热容
Figure FDA0002272840770000083
的一端连接，形成节点9+Ns+Nx+N+Nn；
步骤5018、采用数据处理器将第Nn层内墙的第二电阻
Figure FDA0002272840770000084
的另一端、内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a的一端和内墙的辐射换热热阻Rr的一端连接，形成节点10+Ns+Nx+N+Nn；其中，内墙内表面与室内空气之间的对流换热热阻Rc,iw-a的另一端连接室内空气温度T1a，内墙的辐射换热热阻Rr的另一端连接室内平均辐射温度T1m。
步骤六、依据kirchhoff电流定律对供冷房间综合RC网络简化模型建立数学模型：
步骤601、采用数据处理器建立各个节点的数学模型，具体过程如下：
节点1的数学模型：
Figure FDA0002272840770000085
其中，T1表示节点1的温度，T2表示节点2的温度，Tw表示内嵌管式供冷管内流体的温度，τ表示时间；
节点2的数学模型：
Figure FDA0002272840770000086
其中，T3表示节点3的温度；
节点3的数学模型：
其中，T4表示节点4的温度，
Figure FDA0002272840770000092
表示节点5+Ns的温度；
节点4～节点3+Ns中节点3+j′的数学模型：
Figure FDA0002272840770000093
其中，T2+j′表示节点2+j′的温度，T3+j′表示节点3+j′的温度，T4+j′表示节点4+j′的温度；
节点4+Ns的数学模型：
其中，表示节点3+Ns的温度，
Figure FDA0002272840770000096
表示节点4+Ns的温度；
节点5+Ns～节点4+Ns+Nx中节点4+Ns+j″的数学模型：
当j″＝1时，
Figure FDA0002272840770000097
其中，
Figure FDA0002272840770000098
表示节点5+Ns的温度，表示节点6+Ns的温度；
当j″大于1时，
Figure FDA00022728407700000910
其中，
Figure FDA00022728407700000911
表示节点3+Ns+j″的温度，
Figure FDA00022728407700000912
表示节点4+Ns+j″的温度，
Figure FDA00022728407700000913
表示节点5+Ns+j″的温度；
节点5+Ns+Nx的数学模型：
Figure FDA00022728407700000914
；其中，表示节点4+Ns+Nx的温度，
Figure FDA00022728407700000916
表示节点5+Ns+Nx的温度，
Figure FDA00022728407700000917
表示节点6+Ns+Nx的温度，
Figure FDA00022728407700000918
表示节点7+Ns+Nx的温度，
Figure FDA00022728407700000919
表示节点9+Ns+Nx+N的温度；
节点6+Ns+Nx的数学模型：
Figure FDA00022728407700000920
其中，
Figure FDA00022728407700000921
表示节点7+Ns+Nx的温度，Q2为新风承担的显热负荷，Q3为供冷房间内部得热量，Q5为窗户传热得热量；
节点7+Ns+Nx的数学模型：
其中，表示节点8+Ns+Nx的温度，Qwq为外墙单位面积日射的热量；
节点8+Ns+Nx～节点7+Ns+Nx+N中节点7+Ns+Nx+j的数学模型：
其中，
Figure FDA0002272840770000104
表示节点6+Ns+Nx+j的温度，表示节点7+Ns+Nx+j的温度，
Figure FDA0002272840770000106
表示节点8+Ns+Nx+j的温度；
节点8+Ns+Nx+N中的数学模型：
Figure FDA0002272840770000107
其中，
Figure FDA0002272840770000108
表示节点8+Ns+Nx+N的温度，Q4为外墙外表面吸收的单位面积太阳辐射得热量；
节点9+Ns+Nx+N中的数学模型：
Figure FDA0002272840770000109
其中，
Figure FDA00022728407700001010
表示节点9+Ns+Nx+N的温度，
Figure FDA00022728407700001011
表示节点10+Ns+Nx+N的温度；
节点10+Ns+Nx+N～节点9+Ns+Nx+N+Nn中节点9+Ns+Nx+N+i的数学模型：
其中，
Figure FDA00022728407700001013
表示节点8+Ns+Nx+N+i的温度，表示节点9+Ns+Nx+N+i的温度，
Figure FDA00022728407700001015
表示节点10+Ns+Nx+N+i的温度；
节点10+Ns+Nx+N+Nn的数学模型：
Figure FDA00022728407700001016
其中，
Figure FDA00022728407700001017
表示节点10+Ns+Nx+N+i的温度；
步骤602、采用数据处理器联立各个节点的数学模型求解，得到各个节点的温度、以及室内空气温度T1a和室内平均辐射温度T1m。
2.按照权利要求1所述的一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法，其特征在于：步骤2012中，当外墙的导热系数λw小于0.5W/(m·K)时，第j层外墙的厚度小于0.02m；当外墙的导热系数λw大于等于0.5W/(m·K)时，第j层外墙的厚度小于0.03m；
步骤303中内嵌管式供冷管的埋设几何结构满足
Figure FDA0002272840770000111
比例系数0.06＜k2＜0.2。
3.按照权利要求1所述的一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法，其特征在于：步骤306中判断内嵌管式供冷管的管内流体的状态，具体过程如下：
步骤3061、采用数据处理器根据公式
Figure FDA0002272840770000112
得到雷诺数Re；其中，um表示内嵌管式供冷管内供冷流体的断面平均流速，单位为m/s，ν表示内嵌管式供冷管内流体的运动粘度,单位为m2/s；
步骤3062、采用数据处理器判断，当Re＜2300时，内嵌管式供冷管的管内流体状态为层流；
当2300≤Re≤104时，内嵌管式供冷管的管内流体状态为过渡流；
当Re＞104时，内嵌管式供冷管的管内流体状态为紊流。
4.按照权利要求1所述的一种内嵌管式围护结构供冷房间热过程仿真模拟方法，其特征在于：步骤302中供冷房间内部人员作用下得热量Q3，1、供冷房间内部灯光作用下得热量Q3，2和供冷房间内部设备作用下得热量Q3，3的获取具体过程如下：
步骤3021、采用数据处理器根据公式Q3，1＝(qx+qe)×Se×Sz×ηe，得到供冷房间内部人员作用下得热量Q3，1；其中，Se表示供冷房间内单位面积的人员数量，Sz表示供冷房间的面积，单位为m2，qx表示供冷房间内部单个人员的显热，且qx＝61W，qe表示供冷房间内部单个人员的潜热，且qe＝73W，ηe表示供冷房间内部人员的在室率，且ηe的取值范围为10％～95％；
步骤3022、采用数据处理器根据公式Q3，2＝qd×Sz×ηd，得到供冷房间内部灯光作用下得热量Q3，2；其中，qd表示灯光功率密度，且qd＝11W/m2，ηd表示供冷房间内部照明灯的使用率，且ηd的取值范围为10％～95％；
步骤3023、采用数据处理器根据公式Q3，3＝qs×Sz×ηs，得到供冷房间内部设备作用下得热量Q3，3；其中，qs表示设备功率密度，且qs＝20W/m2，ηz表示供冷房间内部设备的使用率，且ηz的取值范围为10％～95％。
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