本發(fā)明屬于輻射供冷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及確定供水升溫時(shí)輻射供冷系統(tǒng)輻射板表面溫度變化的方法。

背景技術(shù)：

輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，具有舒適性好，無(wú)吹風(fēng)感，無(wú)噪音，室內(nèi)溫度場(chǎng)分布均勻，節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫濕度獨(dú)立控制，解決了溫濕度耦合造成的能源浪費(fèi)問(wèn)題。在相同的熱濕環(huán)境下，采用輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)，人體熱舒適感相同的前提下，可以提高室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度1-2℃。目前，我國(guó)輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)的供水溫度一般為16℃，回水溫度為18℃，因此，輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)為低品位冷源的利用提供了可能，展現(xiàn)了其節(jié)能的優(yōu)勢(shì)?；谳椛涔├淇照{(diào)系統(tǒng)節(jié)能與舒適的優(yōu)勢(shì)，解決環(huán)境問(wèn)題，響應(yīng)國(guó)家建立資源節(jié)約型與環(huán)境友好型的戰(zhàn)略，輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)成為低能耗建筑和綠色建筑的首選空調(diào)系統(tǒng)形式之一，具有廣闊的應(yīng)用前景。

與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)擁有大面積的冷輻射表面，因此結(jié)露是其最大的問(wèn)題。在輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)中，為了防止冷輻射面出現(xiàn)結(jié)露，輻射板表面溫度與貼附層露點(diǎn)溫度需要一定的溫差，即安全溫差。當(dāng)輻射板表面溫度與貼附層露點(diǎn)溫度之差小于設(shè)定的安全溫差時(shí)，輻射空調(diào)系統(tǒng)的冷表面就會(huì)出現(xiàn)結(jié)露的風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際的輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)中，安全溫差已經(jīng)設(shè)定，一般固定不變，當(dāng)室內(nèi)濕負(fù)荷突然增加時(shí)，室內(nèi)貼浮層露點(diǎn)溫度會(huì)隨之上升，在不采取任何措施的情況下，冷輻射表面會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。因此，在研究輻射供冷房間濕量擴(kuò)散特性、濕度分層特性以及貼附層露點(diǎn)溫度動(dòng)態(tài)變化的基礎(chǔ)上，有必要揭示通過(guò)提高供水溫度防結(jié)露的輻射板表面溫度變化規(guī)律，為提高供水溫度防結(jié)露提供技術(shù)支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述的技術(shù)問(wèn)題而提供一種確定供水溫度升高時(shí)輻射供冷系統(tǒng)輻射板表面溫度變化的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

確定供水升溫時(shí)輻射供冷系統(tǒng)輻射板表面溫度變化的方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行條件，確定輻射板表面溫度變化的影響因素及各因素的變化范圍；

2)根據(jù)步驟1)確定的輻射板表面溫度變化規(guī)律的影響因素及各因素的變化范圍，運(yùn)用ANSYS軟件模擬不同影響因素下供水溫度升高時(shí)輻射板表變溫度變化情況，獲取樣本數(shù)據(jù)；

3)基于SAS軟件，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析程序?qū)Σ襟E2)獲得的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析得到供水溫度升高時(shí)輻射板表面溫度變化預(yù)測(cè)模型。

步驟1)中，所述輻射板表面溫度變化的影響因素包括室內(nèi)環(huán)境溫度t_a、外窗內(nèi)表面溫度t_win、非供冷內(nèi)表面平均溫度t_average。

其中，所述供水溫度升高時(shí)輻射板表面溫度變化預(yù)測(cè)模型如下：

t_p＝-1.82173e^-τ+0.30414t_a+0.15160t_average+0.02339t_win+0.42719Δt_w+9.34133

t_p為輻射板表面溫度，單位℃，

τ為輻射板供水溫度提高后的時(shí)間τ∈[0,40]，單位min，

t_a為室內(nèi)環(huán)境溫度，單位℃，

t_average為非供冷表面平均溫度，單位℃，

t_win為外窗內(nèi)表面溫度，單位℃，

Δt_w為供水溫度變化，單位℃。

本發(fā)明通過(guò)根據(jù)輻射供冷空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行條件，確定輻射板表面溫度變化的影響因素及各因素的變化范圍，然后運(yùn)用ANSYS軟件模擬不同影響因素下供水升溫時(shí)輻射板表變溫度變化情況，獲取樣本數(shù)據(jù)，再基于SAS軟件，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析程序?qū)Λ@得的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，確定預(yù)測(cè)模型以獲得供水升溫時(shí)輻射板表面溫度變化規(guī)律，回歸分析獲得的預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性較高，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，適宜在居住建筑供暖系統(tǒng)控制中應(yīng)用；運(yùn)用本預(yù)測(cè)模型可以實(shí)現(xiàn)在濕負(fù)荷突然增加時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)控制供水溫度而有效防止輻射板表面結(jié)露，并確定提高供水溫度的最佳時(shí)間，從而能充分發(fā)揮系統(tǒng)的供冷能力，減少能量浪費(fèi)。

附圖說(shuō)明

圖1為輻射供冷系統(tǒng)示意圖；

圖2為供水溫度升高時(shí)輻射板表面溫度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于所列的實(shí)施例。

參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明所述輻射供冷系統(tǒng)，包括輻射板，與所述輻射板的循環(huán)水路連接的板式換熱器4，其中板式換熱器4的進(jìn)水口連接分水器的一個(gè)出水口，分水器的另一個(gè)出水口連接新風(fēng)機(jī)組的進(jìn)水口，冷水機(jī)組的出水口連接分水器的進(jìn)水口，分水器將冷水機(jī)組的水分到板式換熱器以及新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行換熱；板式換熱器4、新風(fēng)機(jī)組的回水口分別與集水器的兩個(gè)回水入水口連接，冷水機(jī)組的回水口分別連接集水器的回水出水口，集水器將自新風(fēng)機(jī)組與板式換熱器的回水返回到冷水機(jī)組；以上形成循環(huán)系統(tǒng)。

本發(fā)明目的是，針對(duì)上述輻射供冷系統(tǒng)，確定在供水溫度升高時(shí)其輻射板表面溫度的變化規(guī)律。

本發(fā)明通過(guò)研究輻射板表面溫度與與輻射板供水溫度提高后的時(shí)間、室內(nèi)環(huán)境溫度、室內(nèi)非供冷表面平均溫度、外窗內(nèi)表面溫度及供水溫度變化之間的相互作用關(guān)系，以實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果為樣本數(shù)據(jù)，運(yùn)用基于SAS的多元統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用線(xiàn)性回歸的方法提出供水溫度提高后輻射板表面溫度變化預(yù)測(cè)模型，從而獲得供水溫度提高時(shí)輻射板表面溫度變化的規(guī)律。

具體的，本發(fā)明采用以下方法進(jìn)行：

1)確定輻射板表面溫度變化的影響因素

因?yàn)椴煌瑹岘h(huán)境參數(shù)主要取決于對(duì)輻射板表面溫度影響顯著的因素，因此，確定提高供水溫度防結(jié)露時(shí)輻射板表面溫度變化規(guī)律需考慮輻射板表面溫度變化規(guī)律的影響因素。

從輻射板的換熱角度分析，影響輻射板表面溫度的因素大致分為三部分：供水側(cè)因素、毛細(xì)管網(wǎng)輻射板側(cè)因素以及室內(nèi)外環(huán)境側(cè)因素。

(1)影響輻射板表面溫度變化的供水側(cè)因素有：水的物性參數(shù)、供水溫度、回水溫度。輻射板回水溫度是隨著供水溫度變化，因此兩者是非獨(dú)立變量，供回水溫度差一般保持在2℃，在此范圍內(nèi)水的物性參數(shù)變化很小，可以忽略其影響。因此，供水溫度t_w是影響輻射板表面溫度變化的主要因素之一。

(2)影響輻射板表面溫度變化的毛細(xì)管網(wǎng)輻射板側(cè)因素有：毛細(xì)管及輻射板的導(dǎo)熱系數(shù)，毛細(xì)管管徑、管間距，輻射板厚度，室內(nèi)環(huán)境溫度和輻射板與室內(nèi)環(huán)境間的綜合換熱系數(shù)。這些參數(shù)都與輻射板的安裝有關(guān)，因此，其對(duì)輻射板表面溫度的影響可視為常數(shù)。

(3)影響輻射板表面溫度的室內(nèi)外環(huán)境側(cè)因素有：室內(nèi)環(huán)境溫度t_a、外窗內(nèi)表面溫度t_win、非供冷內(nèi)表面平均溫度t_average。

綜上，可得出輻射板表面溫度變化規(guī)律的影響因素和變化范圍，見(jiàn)下表。

說(shuō)明，供水溫度t_w根據(jù)《輻射供冷供暖技術(shù)規(guī)程》取值，室內(nèi)環(huán)境溫度t_a根據(jù)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)民用辦公建筑室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)取值，外窗內(nèi)表面溫度t_win根據(jù)測(cè)試地區(qū)夏季室外計(jì)算溫度取值，非供冷表面平均溫度(不包含外窗)t_average參照ASHRAE中非供冷表面面積加權(quán)平均溫度AUST取值。

2)利用ANSYS軟件模擬獲得樣本數(shù)據(jù)

由以上分析可以看出，影響室內(nèi)熱環(huán)境的因素眾多，且各因素之間相互影響。依據(jù)現(xiàn)有輻射板固定的實(shí)驗(yàn)臺(tái)及影響因素的分析，確定實(shí)驗(yàn)方法。根據(jù)確定的實(shí)驗(yàn)方案，運(yùn)用ANSYS軟件模擬不同影響因素下輻射板表面溫度的變化情況及達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)(即溫度不出現(xiàn)波動(dòng))所需時(shí)間，從而獲得樣本數(shù)據(jù)。

ANSYS軟件是模塊化的動(dòng)態(tài)仿真程序，對(duì)系統(tǒng)模擬分析時(shí)，只要通過(guò)調(diào)用實(shí)現(xiàn)這些特定功能的模塊，給定合適的邊界條件和初始條件，就可對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行模擬分析。不同的實(shí)驗(yàn)工況僅僅通過(guò)改變邊界條件和初始條件就可以實(shí)現(xiàn)。

3)基于SAS軟件，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析程序?qū)颖緮?shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，獲得供水溫度升高防結(jié)露時(shí)輻射板表面溫度變化的預(yù)測(cè)模型。

經(jīng)回歸，由方差分析結(jié)果可看出，不同熱環(huán)境下供水溫度升高時(shí)輻射板表面溫度的變化規(guī)律的回歸方程整體顯著性，其檢驗(yàn)的P值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.001(<.0001)，回歸方程的整體非常顯著。方程的擬合優(yōu)度判定系數(shù)和擬合優(yōu)度修正決定系數(shù)分別為0.8685和0.8675，擬合程度較高。由回歸方程中各自變量前的系數(shù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)的結(jié)果可看出，各影響因數(shù)對(duì)輻射板表面溫度影響顯著。

最后獲得的所述供水溫度升高時(shí)輻射板表面溫度變化預(yù)測(cè)模型如下：

t_p＝-1.82173e^-τ+0.30414t_a+0.15160t_average+0.02339t_win+0.42719Δt_w+9.34133

t_p為輻射板表面溫度，單位℃，

τ為輻射板供水溫度提高后的時(shí)間τ∈[0,40]，單位min，

t_a為室內(nèi)環(huán)境溫度，單位℃，

t_average為非供冷表面平均溫度，單位℃，

t_win為外窗內(nèi)表面溫度，單位℃，

Δt_w為供水溫度變化，單位℃。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。