本實用新型涉及節(jié)能空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)嵌管式間歇供冷裝置及其調(diào)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，輻射系統(tǒng)大致分為三類：輻射冷卻板(RCP)、嵌入式表面冷卻系統(tǒng)(ESCS)和熱激活建筑系統(tǒng)(TABS)即內(nèi)嵌管式圍護(hù)結(jié)構(gòu)輻射供冷系統(tǒng)，又稱混凝土輻射系統(tǒng)。

內(nèi)嵌管式圍護(hù)結(jié)構(gòu)輻射供冷系統(tǒng)也稱為TABS系統(tǒng)(Thermally activated building system),其管道內(nèi)嵌于圍護(hù)結(jié)構(gòu)如混凝土板中。該系統(tǒng)由于較高的舒適度和較低的能耗在工程應(yīng)用中日益增長。由于其結(jié)構(gòu)部件的高蓄熱能力，運行控制不同于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)。內(nèi)嵌管式圍護(hù)結(jié)構(gòu)供冷構(gòu)件的蓄放熱特性使得間歇調(diào)節(jié)具有優(yōu)越性，其冷延遲特性可使間歇運行的圍護(hù)結(jié)構(gòu)供冷系統(tǒng)在保持室內(nèi)溫度穩(wěn)定的基礎(chǔ)上發(fā)揮其節(jié)能效果。

針對內(nèi)嵌管式圍護(hù)結(jié)構(gòu)輻射供冷系統(tǒng)現(xiàn)有工程案例的分析，其控制方式較單一，大多采用常規(guī)輻射供冷系統(tǒng)的控制方式即工作時間開啟，不工作時間關(guān)閉，對于內(nèi)嵌管式圍護(hù)結(jié)構(gòu)輻射供冷系統(tǒng)采用常規(guī)的控制方式并不能有效發(fā)揮該系統(tǒng)的優(yōu)越性和節(jié)能潛力，由于結(jié)構(gòu)部件的高蓄熱性能，當(dāng)房間內(nèi)外擾發(fā)生變化時，室內(nèi)溫度不能及時響應(yīng)，因此人員舒適性并不能得到有效保證。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決內(nèi)嵌管式圍護(hù)結(jié)構(gòu)輻射供冷系統(tǒng)目前控制方式不能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)部件的高蓄熱性能及夜間過冷的問題，本實用新型提出一種內(nèi)嵌管式間歇供冷調(diào)控裝置及其調(diào)控系統(tǒng)，該間歇供冷調(diào)控裝置不僅可以充分發(fā)揮該系統(tǒng)的優(yōu)越性和節(jié)能潛力，而且可以有效保證人員的舒適性，對于辦公建筑尤其適用。

為達(dá)到上述目的，本實用新型所述一種內(nèi)嵌管式間歇供冷裝置，包括分水裝置，分水裝置一端與進(jìn)水管連接，另一端與多路供水支管入口連接，供水支管出口與供冷回路的一端連接，所述供冷回路鑲嵌在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的混凝土中構(gòu)成輻射供冷板，供冷回路的另一端連接回水支管，集水裝置將多路回水支管匯集，輸出一路出水管，所述出水管的出口與循環(huán)水泵的進(jìn)水管連接。

所述循環(huán)水泵采用可以實現(xiàn)間歇啟?？刂乒δ艿难h(huán)水泵。

所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括混凝土主體結(jié)構(gòu)、礦物棉、水泥砂漿及抹平層，所述礦物棉設(shè)置在混凝土主體結(jié)構(gòu)和水泥砂漿之間，水泥砂漿上層設(shè)置有抹平層。

所述輻射供冷板設(shè)置在房間頂層圍護(hù)結(jié)構(gòu)中。

所述供冷回路由供水支管往復(fù)排列形成，管間距為150～200mm。

所述單個供冷回路總長≤120mm。

所述供水支管和回水支管為交聯(lián)聚乙烯管。

一種對內(nèi)嵌管式間歇供冷裝置進(jìn)行調(diào)控的系統(tǒng)，包括設(shè)置在輻射板表面的第一溫度傳感器，設(shè)置在房間中的第二溫度傳感器和露點溫度傳感器，所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和露點溫度傳感器的輸出端分別連接DDC控制器的不同輸入接口，DDC控制器的輸出端連接循環(huán)水泵的控制信號接收端。

所述第一溫度傳感器用于采集供冷輻射板表面溫度并將采集到的溫度信號實時傳遞至DDC控制器；第二溫度傳感器用于采集室內(nèi)空氣溫度并將采集到的溫度信號實時傳遞至DDC控制器；DDC控制器用于接收第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和露點溫度傳感器傳遞的溫度信號，并將接收到的溫度信號與整定值比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出控制信號以控制循環(huán)水泵的啟動或停止，進(jìn)而控制室內(nèi)溫度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型至少具有以下有益的技術(shù)效果，構(gòu)成供冷回路的管道直接埋在圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體中構(gòu)成輻射供冷板，使混凝土成為空調(diào)裝置的一部分參與房間熱環(huán)境耦合作用，而傳統(tǒng)空調(diào)末端形式直接與房間空氣進(jìn)行熱交換，沒有利用混凝土的高蓄熱性能，輻射供冷板利用供冷回路所攜帶的冷量首先與周圍混凝土進(jìn)行導(dǎo)熱傳熱，混凝土吸收冷量后再與房間進(jìn)行輻射換熱，可有效降低房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度，增強人體和圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面間的輻射換熱，進(jìn)而調(diào)節(jié)房間溫度，可獲得較高的舒適性，對于人員上下班規(guī)律的辦公建筑，內(nèi)嵌管式圍護(hù)結(jié)構(gòu)輻射供冷系統(tǒng)可以充分利用夜間低廉電價，同時也為使用夜間室外溫度較低所獲得的免費冷源提供了潛在可能性。

所述循環(huán)水泵采用可以實現(xiàn)間歇啟?？刂乒δ艿难h(huán)水泵，進(jìn)行間歇供冷，可以在滿足室內(nèi)人員舒適度的條件下，節(jié)約能源。

進(jìn)一步的，圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括混凝土主體結(jié)構(gòu)、礦物棉、水泥砂漿及抹平層，所述礦物棉設(shè)置在混凝土主體結(jié)構(gòu)和水泥砂漿之間，水泥砂漿上層設(shè)置有抹平層，由于混凝土主體結(jié)構(gòu)熱阻很大，水泥砂漿具有較好的蓄熱性能，傳熱過程緩慢，決定了該裝置具有較好的熱惰性及冷延遲特性，該裝置利用混凝土主體結(jié)構(gòu)的熱阻很大的特性，儲存冷量，實現(xiàn)夜間蓄冷，白天釋冷即“移峰填谷”的工作方式，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

進(jìn)一步的，輻射供冷板設(shè)置在房間頂層圍護(hù)結(jié)構(gòu)中使房間垂直溫度梯度不至過大，同時保持室內(nèi)人體“頭冷腳暖”，符合人體的生理和心理需求，可使頭腦保持清醒腳部又不至過涼，使房間具有較好的熱輻射對稱性，提高人員舒適性，獲得較高的滿意率。

進(jìn)一步的，供冷回路由供水支管往復(fù)排列形成，管間距為150～200mm，以保證供冷回路的供冷能力。

進(jìn)一步的，單個供冷回路總長≤120mm，以保證整體水力平衡性。

進(jìn)一步的，進(jìn)水管、供水支管、出水管和回水支管為交聯(lián)聚乙烯管，交聯(lián)聚乙烯管(PEX)具有卓越的耐熱耐寒性能，高溫下熱強度很高，優(yōu)秀的耐低溫韌性，加熱不熔融等優(yōu)點。

進(jìn)一步的，一種對內(nèi)嵌管式間歇供冷裝置進(jìn)行調(diào)控的系統(tǒng)，包括設(shè)置在輻射板表面的第一溫度傳感器，設(shè)置在房間中的第二溫度傳感器和露點溫度傳感器，第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和露點溫度傳感器的輸出端分別連接DDC控制器的不同輸入接口，DDC控制器的輸出端連接循環(huán)水泵的控制信號接收端。

進(jìn)一步的，第一溫度傳感器用于采集供冷輻射板表面溫度并將采集到的溫度信號實時傳遞至DDC控制器；第二溫度傳感器用于采集室內(nèi)空氣溫度并將采集到的溫度信號實時傳遞至DDC控制器；DDC控制器用于接收第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和露點溫度傳感器傳遞的溫度信號，并將接收到的溫度信號與整定值比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出控制信號以控制循環(huán)水泵的啟動或停止，進(jìn)而控制室內(nèi)溫度，夜間供冷期時，由于房間濕負(fù)荷較小，露點溫度相對較低，系統(tǒng)采用基于露點溫度控制供水溫度時會導(dǎo)致房間夜間過冷，當(dāng)DDC控制器接收到的室內(nèi)空氣溫度低于整定值時，DDC控制器15發(fā)出控制信號，關(guān)閉循環(huán)水泵，避免房間過冷；

進(jìn)一步的，為了防止供冷板輻射板表面結(jié)露，第一溫度傳感器12和室內(nèi)露點溫度傳感器13把溫度信號實時傳遞至DDC控制器15，由通過DDC控制器15將這兩個溫度進(jìn)行比較，當(dāng)輻射供冷板的表面溫度減去室內(nèi)露點溫度的值小于安全溫度2℃時，DDC控制器15發(fā)出控制命令，關(guān)閉循環(huán)水泵10，停止供冷，以防止輻射板供冷板結(jié)露。

利用TRNSYS商業(yè)能耗軟件進(jìn)行計算模擬仿真，研究在不同間歇運行控制方案下的房間熱動態(tài)相應(yīng)及系統(tǒng)能耗，結(jié)果表明系統(tǒng)運行蓄冷時間分布在00:00-08:00時，房間動態(tài)熱響應(yīng)及能耗可得最佳效果，所以本裝置采用在00:00-08:00蓄冷，08:00-17:00釋冷的工作方式，可充分利用混凝土的高蓄熱性能及熱惰性，夜間系統(tǒng)運行利用低廉的電價向混凝土蓄冷，白天關(guān)閉循環(huán)水泵，利用夜間儲存在混凝土中的冷量通過輻射作用來調(diào)節(jié)房間溫度，大大降低了能耗。

由于供冷回路的管道外壁與周圍混凝土的導(dǎo)熱傳熱速率高于混凝土與房間的輻射換熱速率，通過DDC控制器15控制循環(huán)水泵10的間歇啟?？刂疲床捎瞄_啟15min然后關(guān)閉45min間歇運行的方式工作，可充分發(fā)揮混凝土結(jié)構(gòu)的高蓄熱能力，同時節(jié)省水泵的耗電量。

附圖說明

圖1為本實用新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體剖面圖；

圖2為供冷回路示意圖；

圖3為本實用新型調(diào)控系統(tǒng)示意圖；

附圖中：1、抹平層；2、水泥砂漿；3、礦物棉；4、混凝土主體結(jié)構(gòu)；5、供冷回路；6、供水支管；7、回水支管；8、圍護(hù)結(jié)構(gòu)；9、集水裝置；10、循環(huán)水泵；11、分水裝置；12、第一溫度傳感器；13、露點溫度傳感器；14、第二溫度傳感器；15、DDC控制器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，但本實用新型的保護(hù)范圍不限于此。

參照圖1至圖3，一種內(nèi)嵌管式間歇供冷裝置包括分水裝置11，分水裝置11一端與進(jìn)水管連接，另一端與多路供水支管6入口連接，供水支管6出口與供冷回路5的一端連接，所述供冷回路5鑲嵌在圍護(hù)結(jié)構(gòu)8的混凝土中構(gòu)成輻射供冷板，供冷回路5的另一端連接回水支管7，集水裝置9將多路回水支管7匯集，輸出一路出水管，所述出水管的出口與可以實現(xiàn)間歇啟?？刂乒δ艿难h(huán)水泵10的進(jìn)水管連接。

參照圖1，所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括混凝土主體結(jié)構(gòu)4、礦物棉3、水泥砂漿2及抹平層1，礦物棉3設(shè)置在混凝土主體結(jié)構(gòu)4和水泥砂漿2之間，水泥砂漿2上層設(shè)置有抹平層1，所述輻射供冷板設(shè)置在房間頂層圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，直接作用于房間，其中混凝土主體結(jié)構(gòu)4具有較大的蓄熱/冷能力及熱/冷惰性，能夠儲存較多熱/冷量，礦物棉3具有保溫功能，防止混凝土儲存的熱/冷量向相鄰房間散失，抹平層1可保證結(jié)構(gòu)表面的平整性和光滑性，能夠充分利用混凝土的高蓄熱性能及熱惰性，夜間可利用低廉的電價向混凝土蓄熱/冷，白天關(guān)閉水泵，利用夜間儲存在混凝土中的熱/冷量通過輻射作用來調(diào)節(jié)房間溫度。

參照圖2，供水支管6在混凝土主體結(jié)構(gòu)4中往復(fù)排列，供冷回路中相鄰的供水管間距為150～200mm，以保證具有較大的供冷能力，單個供冷回路管道總長度≤120mm，以防止系統(tǒng)水利失調(diào)，所述供水管中的水為高溫冷水，其溫度為17℃～19℃，供冷回路所用的管道為交聯(lián)聚乙烯管(PEX)具有卓越的耐熱耐寒性能，高溫下熱強度很高，優(yōu)秀的耐低溫韌性，加熱不熔融及壽命長等優(yōu)點。

所述內(nèi)嵌管式間歇供冷裝置的調(diào)控系統(tǒng)包括設(shè)置在輻射板表面的第一溫度傳感器12，設(shè)置在房間中的第二溫度傳感器14和露點溫度傳感器13，所述第一溫度傳感器12、第二溫度傳感器14和露點溫度傳感器13的輸出端分別連接DDC控制器15的不同輸入接口，DDC控制器15的輸出端連接循環(huán)水泵10的控制信號接收端。

第一溫度傳感器12用于采集供冷輻射板表面溫度并將采集到的溫度信號實時傳遞至DDC控制器15；第二溫度傳感器14用于采集室內(nèi)空氣溫度并將采集到的溫度信號實時傳遞至DDC控制器15；DDC控制器用于接收第一溫度傳感器12、第二溫度傳感器14和露點溫度傳感器13傳遞的溫度信號，并將接收到的溫度信號與整定值比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出控制信號以控制循環(huán)水泵10的啟動或停止，進(jìn)而控制室內(nèi)溫度。

利用TRNSYS能耗軟件進(jìn)行計算模擬仿真，研究不同間歇運行控制方案下的房間熱動態(tài)相應(yīng)及系統(tǒng)能耗，分別模擬連續(xù)24h供冷，12h供冷(20:00-8:00)，8h供冷(00:00-8:00)，6h供冷(2:00-8:00)時房間動態(tài)響應(yīng)及能耗，結(jié)果表明：系統(tǒng)運行蓄冷時間分布在00:00-08:00時，房間動態(tài)熱響應(yīng)及能耗效果最佳，所以將本內(nèi)嵌管式間歇供冷裝置的調(diào)控系統(tǒng)預(yù)設(shè)的蓄冷時間為00:00-08:00，釋冷時間為08:00-17:00。

由于供冷回路管道外壁和混凝土主體結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱傳熱速率大于混凝土主體結(jié)構(gòu)向房間的輻射換熱速率，因此循環(huán)水泵在每一個蓄冷周期內(nèi)采用開啟15min然后關(guān)閉45min間歇運行的方式工作，直至蓄冷結(jié)束，這樣可以使供冷回路所攜帶的冷量最大限度的傳到混凝土主體結(jié)構(gòu)中，從而提高系統(tǒng)整體冷量利用率，提高主機(jī)COP(能效比)值。

優(yōu)選的，進(jìn)水管、供水支管、出水管和回水支管為交聯(lián)聚乙烯管。

優(yōu)選的，DDC控制器和所有傳感器之間通過2芯無極性雙絞線連接具有抗干擾能力強、傳輸距離遠(yuǎn)、布線容易、價格低廉等優(yōu)點。

優(yōu)選的，DDC控制器選用霍尼韋爾生產(chǎn)的XCL8010型DDC控制器，溫度傳感器選用Sensirion公司的SHT15型溫濕度傳感器，露點溫度傳感器選用北京中慧天誠科技有限公司的YYJ/JHF-03L型濕度傳感器。

內(nèi)嵌管式間歇供冷裝置的調(diào)控系統(tǒng)，實時控制過程如下：

系統(tǒng)預(yù)設(shè)的蓄冷時間為00:00-08:00，釋冷時間為08:00-17:00，且在循環(huán)水泵運行期間，采用開啟15min然后關(guān)閉45min間歇運行的方式工作。

同時，第一溫度傳感器12和室內(nèi)露點溫度傳感器13把溫度信號實時傳遞至DDC控制器15，由通過DDC控制器15將這兩個溫度進(jìn)行比較，當(dāng)輻射供冷板的表面溫度減去室內(nèi)露點溫度的值小于安全溫度2℃時，DDC控制器15發(fā)出控制命令，關(guān)閉循環(huán)水泵10，停止供冷，以防止輻射板供冷板結(jié)露；第二溫度傳感器14將采集到的室內(nèi)空氣溫度信號實時傳遞至DDC控制器15，在夜間，當(dāng)DDC控制器15接收到的室內(nèi)空氣溫度低于23℃時，DDC控制器15發(fā)出控制命令，關(guān)閉循環(huán)水泵10，停止供冷，防止房間夜間過冷引起能源的浪費；當(dāng)室內(nèi)空氣溫度高于28℃時，DDC控制器15發(fā)出控制命令，開啟循環(huán)水泵10，繼續(xù)采用開啟15min然后關(guān)閉45min間歇運行的方式工作，將室內(nèi)溫度保持在一定范圍內(nèi)。