CN109815610A - 一种冰壳建筑物的温度调节方法 - Google Patents

一种冰壳建筑物的温度调节方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109815610A
CN109815610A CN201910101434.3A CN201910101434A CN109815610A CN 109815610 A CN109815610 A CN 109815610A CN 201910101434 A CN201910101434 A CN 201910101434A CN 109815610 A CN109815610 A CN 109815610A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nilas
building
temperature
heat pump
pump system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910101434.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109815610B (zh
Inventor
罗鹏
刘永鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201910101434.3A priority Critical patent/CN109815610B/zh
Publication of CN109815610A publication Critical patent/CN109815610A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109815610B publication Critical patent/CN109815610B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal

Landscapes

  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

本发明提供了一种增强冰壳建筑物气候适应性并提升内部温度的方法，包括：获取冰壳建筑物的计算参数、冰壳建筑物所在地的气象参数；根据冰壳建筑物所在地的气象参数以及冰壳建筑物的计算参数，得到冰壳建筑物的室外综合温度；根据冰壳建筑物的计算参数以及冰壳建筑物的室外综合温度，得到冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量；根据冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量选取热泵***，获取热泵***的设备参数；根据冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量以及热泵***的设备参数，得到热泵***向并冰壳建筑物内部供给的制热量。本发明的方法设计合理，能源利用率高，能够在增强冰壳建筑物气候适应性的同时，又能够提升冰壳建筑物的内部温度。

Description

一种冰壳建筑物的温度调节方法
技术领域
本发明涉及冰建筑领域，特别涉及一种冰壳建筑物的温度调节方法。
背景技术
冰壳建筑物是严寒或寒冷地区在冬季常见的建筑物，其多用于旅游资源开发或者其他用途，由于这些地区的冬季漫长、室外气温低，能够给冰壳建筑物的建造和维护提供有利条件，从而保障冰壳建筑物的形态。但随着春季来临，气温升高会给冰建筑物的维护带来很大困难，容易导致冰壳建筑物的冰壳融化或者升华。在现有技术条件下，冰壳建筑物通常采用制冷***维持冰壳的较低温度，来提升冰壳建筑物的气候适应性，进而延长冰壳建筑物的使用时间，但是其通常因为设计不合理，导致浪费大量能源。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种冰壳建筑物的温度调节方法，至少解决上述问题中的一个。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种冰壳建筑物的温度调节方法，其特征在于，包括：
获取冰壳建筑物的计算参数、冰壳建筑物所在地的气象参数；
根据冰壳建筑物所在地的气象参数以及冰壳建筑物的计算参数，得到冰壳建筑物的室外综合温度；
根据冰壳建筑物的计算参数以及冰壳建筑物的室外综合温度，得到冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量；
根据冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量选取热泵***，获取热泵***的设备参数；
根据冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量以及热泵***的设备参数，得到热泵***向并冰壳建筑物内部供给的制热量。
可选的，所述冰壳建筑物的计算参数包括冰壳面积、冰壳厚度、冰壳外表面对流换热系数、冰壳外表面辐射热吸收系数、冰壳内表面对流换热系数、冰壳传热系数；
所述冰壳建筑物所在地的气象参数包括冰壳建筑物的室外温度、太阳辐射强度。
可选的，所述制冷量的计算公式为：Q冷＝K·F·(ti-tsa)；
其中，Q冷-冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量；K-冰壳传热系数； F-冰壳面积；ti-冰壳建筑物的室内温度；tsa-冰壳建筑物的室外综合温度。
可选的，所述室外综合温度的计算公式为：
其中，tsa-冰壳建筑物的室外综合温度；te-冰壳建筑物的室外气温；ps -冰壳外表面的辐射热吸收系数；I-太阳辐射强度；ae-冰壳外表面对流换热系数。
可选的，所述冰壳传热系数的计算公式为：
其中，K-冰壳传热系数；ai-冰壳内表面对流换热系数；ae-冰壳外表面对流换热系数；d-冰壳厚度；λ为冰的导热系数。
可选的，所述热泵***的设备参数包括热泵***能效比。
可选的，所述制热量的计算公式为：
其中，Q热-热泵***的制热量；Q冷-冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量；COP-热泵***能效比。
可选的，所述热泵***包括蒸发器，所述蒸发器设置在冰壳建筑物的冰壳中，吸收冰壳中的热量。
可选的，所述增强冰壳建筑气候适应性并提升内部温度的方法，还包括：
获取冰壳温度上限值和冰壳建筑物内部温度，将冰壳温度上限值与冰壳建筑物内部温度进行比较；
若冰壳建筑物内部温度大于冰壳温度上限值，调整热泵***运行方式，并将多余热量排出冰壳建筑物内部。
可选的，所述冰壳温度上限值的计算公式为：
其中，ti-冰壳建筑物内部温度；te-冰壳建筑物外部温度；ai-冰壳内表面对流换热系数；ae-冰壳外表面对流换热系数；d-冰壳厚度；λ为冰的导热系数。
相对于现有技术，本发明首先利用冰壳建筑物所在地的气象参数以及冰壳建筑物的计算参数来计算冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量；随后再根据得到的制冷量选取热泵***，最后根据制冷量和热泵***的设备参数计算出热泵***向冰壳建筑内部供给的制热量，本发明的方法设计合理，能源利用率高，能够在增强冰壳建筑物气候适应性的同时，又能够提升冰壳建筑物的内部温度。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种实施方式的流程示意图；
图2为本发明另一种实施方式的流程示意图；
图3为热泵***一种实施方式的结构示意图。
图中附图标记为：
1-压缩机、2-蒸发器、3-冷凝器、4-储液罐、5-膨胀阀。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，在本发明的实施例中所提到的术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
如图1所示，一种冰壳建筑物的温度调节方法，其特征在于，包括：
S100：获取冰壳建筑物的计算参数、冰壳建筑物所在地的气象参数。
具体地，根据冰壳建筑物的建筑数据，主要来源于冰壳建筑物的设计图纸，主要包括平面图、剖面图等，利用这些数据生成Winkler模型，结合冰壳承载能力来确定计算参数，计算参数包括冰壳面积、冰壳厚度、冰壳外表面对流换热系数、冰壳外表面辐射热吸收系数、冰壳内表面对流换热系数、冰壳传热系数等。其中，冰壳厚度、冰壳外表面对流换热系数、冰壳外表面辐射热吸收系数、冰壳内表面对流换热系数能够直接得到，冰壳面积和冰壳传热系数需要通过计算。
冰壳面积在计算时，需要考虑冰壳顶部和周围的面积，其中，冰壳周围的面积按照不同的朝向可划分为东、南、西、北四个方位；由此，冰壳面积的计算公式为：F＝Fe+Fw+Fn+Fs+Fu；其中，Fe-冰壳东面的面积；Fw-冰壳南面的面积；Fn-冰壳西面的面积；Fs-冰壳北面的面积；Fu-冰壳顶部的面积，由此，确保冰壳面积计算的准确性。
冰壳传热系数的计算公式为：其中，K-冰壳传热系数；ai- 冰壳内表面对流换热系数，ai＝8.7；ae-冰壳外表面对流换热系数，ae＝8.7；d -冰壳厚度；λ为冰的导热系数，λ＝2.22W/(mK)。
气象参数源于气象局气象局发布的气象信息，得到冰壳建筑物所在地一天不同时刻的气象信息，从而用于后续计算，包括冰壳建筑物的室外温度、太阳辐射强度等。
S200：根据冰壳建筑物所在地的气象参数以及冰壳建筑物的计算参数，得到冰壳建筑物的室外综合温度。
具体地，室外综合温度的计算公式为：其中，tsa-冰壳建筑物的室外综合温度；te-冰壳建筑物的室外气温；ps-冰壳外表面的辐射热吸收系数；I-太阳辐射强度；ae-冰壳外表面对流换热系数，ae＝8.7。由此，通过上述多个参数计算出室外综合温度，为后续计算提供基础。
由上述可知，室外综合温度与冰壳建筑物的室外气温、冰壳外表面的辐射热吸收系数、太阳辐射强度、冰壳外表面对流换热系数有关，由于冰壳建筑物的室外气温和太阳辐射强度在不同时刻是不同的。因此室外综合温度也是变化的。
S300：根据冰壳建筑物的计算参数以及冰壳建筑物的室外综合温度，得到冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量。
具体地，制冷量的计算公式为：Q冷＝K·F·(ti-tsa)；其中，Q冷-冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量；K-冰壳传热系数；F-冰壳面积；ti-冰壳建筑物的室内温度；tsa-冰壳建筑物的室外综合温度。
有上述可知，冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量与冰壳传热系数、冰壳传热系数、冰壳建筑物的室内温度、冰壳建筑物的室外综合温度有关，由于室外综合温度是变化的，因此制冷量也是变化的。
S400：根据冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量选取热泵***，获取热泵***的设备参数。
具体地，在制冷量确定后，需要选用能够满足该制冷量的热泵***，从而获得热泵***的设备参数，其中，设备参数包括热泵***能效比，其来源于选用的热泵产品样本，与设备规格、制冷剂类型等有关。
如图3所示，热泵***包括压缩机1、冷凝器3、蒸发器2、储液罐4和膨胀阀5；其中，冷凝器3位于冰壳建筑物的内部，其向冰壳建筑物内部放热；蒸发器2布置在冰壳中，一般在制造冰壳时一体设置而成，其对冰壳进行吸热，从而实现冰壳的降温、冷却。
工作过程中，储液罐4为整个管路提供流动介质(冷媒)，经过压缩机1后排出高压的冷媒蒸汽，高压的冷媒蒸汽进入冷凝器3，向冰壳建筑物内部放热，使其温度升高；随后冷媒蒸汽被冷凝成液体，并进入蒸发器2，向冰壳进行吸热，使冰壳的温度降低，蒸发后的冷媒液体，又被压缩机1吸入，这样周而复始，实现制冷循环。
S500：根据冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量以及热泵***的设备参数，得到热泵***向并冰壳建筑物内部供给的制热量。
具体地，制热量的计算公式为：其中，Q热-热泵***的制热量；Q冷-冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量；COP-热泵***能效比。
由此，通过制冷量以及热泵***的能效比，能够在设计工况下得出向冰壳建筑物内部供给的制热量，从而判断是否能够达到供暖的目的。
实施例2
如图2所示，与上述实施例相比，本实施例中，一种增强冰壳建筑气候适应性并提升内部温度的方法，还包括：
S600：获取冰壳温度上限值和冰壳建筑物内部温度，将冰壳温度上限值与冰壳建筑物内部温度进行比较。
具体地，冰壳温度上限值的计算公式为：其中，ti-冰壳建筑物内部温度；te-冰壳建筑物外部温度；ai-冰壳内表面对流换热系数， ai＝8.7；ae-冰壳外表面对流换热系数，ae＝8.7；d-冰壳厚度；λ为冰的导热系数，λ＝2.22W/(mK)。由此，得到冰壳温度上限值，便于与冰壳建筑物内部温度进行对比。
冰壳建筑物内部温度是来源于温度检测设备(温度仪)的检测，从而用于后续计算，包括热泵***向冰壳建筑物内部供给的制热量、生命体进行活动产生的热量、室内设备工作产生的热量等。
S700：若冰壳建筑物内部温度大于冰壳温度上限值，调整热泵***运行方式，同时将多余热量排出冰壳建筑物内部。
具体地，在冰壳建筑物内部温度大于冰壳温度上限值时，继续持续工作，会导致冰壳升华或者融化；此时在热泵***中，应当提高蒸发器2对冰壳的吸热效率，即提高制冷量，同时对冰壳建筑物内部进行通风，促使冰壳建筑物内部多余的热量快速散出，从而促使冰壳建筑物内部温度等于或者小于冰壳温度上限值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冰壳建筑物的温度调节方法，其特征在于，包括：
获取冰壳建筑物的计算参数、冰壳建筑物所在地的气象参数；
根据冰壳建筑物所在地的气象参数以及冰壳建筑物的计算参数，得到冰壳建筑物的室外综合温度；
根据冰壳建筑物的计算参数以及冰壳建筑物的室外综合温度，得到冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量；
根据冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量选取热泵***，获取热泵***的设备参数；
根据冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量以及热泵***的设备参数，得到热泵***向并建筑内部供给的制热量。
2.根据权利要求1所述的温度调节方法，其特征在于，所述冰壳建筑物的计算参数包括冰壳面积、冰壳厚度、冰壳外表面对流换热系数、冰壳外表面辐射热吸收系数、冰壳内表面对流换热系数、冰壳传热系数；
所述冰壳建筑物所在地的气象参数包括冰壳建筑物的室外温度、太阳辐射强度。
3.根据权利要求1所述的温度调节方法，其特征在于，所述制冷量的计算公式为：Q冷＝K·F·(ti-tsa)；
其中，Q冷-冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量；K-冰壳传热系数；F-冰壳面积；ti-冰壳建筑物的室内温度；tsa-冰壳建筑物的室外综合温度。
4.根据权利要求3所述的温度调节方法，其特征在于，所述室外综合温度的计算公式为：
其中，tsa-冰壳建筑物的室外综合温度；te-冰壳建筑物的室外气温；ps-冰壳外表面的辐射热吸收系数；I-太阳辐射强度；ae-冰壳外表面对流换热系数。
5.根据权利要求3所述的温度调节方法，其特征在于，所述冰壳传热系数的计算公式为：
其中，K-冰壳传热系数；ai-冰壳内表面对流换热系数；ae-冰壳外表面对流换热系数；d-冰壳厚度；λ为冰的导热系数。
6.根据权利要求1或3所述的温度调节方法，其特征在于，所述热泵***的设备参数包括热泵***能效比。
7.根据权利要求6所述的温度调节方法，其特征在于，所述制热量的计算公式为：
其中，Q热-热泵***的制热量；Q冷-冰壳建筑物维持冰壳结构所需要的制冷量；COP-热泵***能效比。
8.根据权利要求1所述的温度调节方法，其特征在于，所述热泵***包括蒸发器，所述蒸发器设置在冰壳建筑物的冰壳中，吸收冰壳中的热量。
9.根据权利要求1所述的温度调节方法，其特征在于，所述温度调节方法，还包括：
获取冰壳温度上限值和冰壳建筑物内部温度，将冰壳温度上限值与冰壳建筑物内部温度进行比较；
若冰壳建筑物内部温度大于冰壳温度上限值，调整热泵***运行方式，并将多余热量排出冰壳建筑物内部。
10.根据权利要求1所述的温度调节方法，其特征在于，所述冰壳温度上限值的计算公式为：
其中，ti-冰壳建筑物内部温度；te-冰壳建筑物外部温度；ai-冰壳内表面对流换热系数；ae-冰壳外表面对流换热系数；d-冰壳厚度；λ为冰的导热系数。
CN201910101434.3A 2019-01-31 2019-01-31 一种冰壳建筑物的温度调节方法 Active CN109815610B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910101434.3A CN109815610B (zh) 2019-01-31 2019-01-31 一种冰壳建筑物的温度调节方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910101434.3A CN109815610B (zh) 2019-01-31 2019-01-31 一种冰壳建筑物的温度调节方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109815610A true CN109815610A (zh) 2019-05-28
CN109815610B CN109815610B (zh) 2022-08-23

Family

ID=66606515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910101434.3A Active CN109815610B (zh) 2019-01-31 2019-01-31 一种冰壳建筑物的温度调节方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109815610B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050097919A1 (en) * 2003-09-29 2005-05-12 Yukitoshi Kobori Heat exchanger, and heat pump type air conditioning apparatus using heat exchanger
CN102425892A (zh) * 2011-08-25 2012-04-25 广州市香港科大***研究院 一种基于热泵的热能回收冷水预热***
CN204574314U (zh) * 2014-10-09 2015-08-19 盐城工学院 基于超声波的蓄冷空调***
CN107712019A (zh) * 2017-09-25 2018-02-23 浙江国际海运职业技术学院 延长冷冻水产品优质货架期的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050097919A1 (en) * 2003-09-29 2005-05-12 Yukitoshi Kobori Heat exchanger, and heat pump type air conditioning apparatus using heat exchanger
CN102425892A (zh) * 2011-08-25 2012-04-25 广州市香港科大***研究院 一种基于热泵的热能回收冷水预热***
CN204574314U (zh) * 2014-10-09 2015-08-19 盐城工学院 基于超声波的蓄冷空调***
CN107712019A (zh) * 2017-09-25 2018-02-23 浙江国际海运职业技术学院 延长冷冻水产品优质货架期的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZOHRAB MELIKYAN: ""Heating and cooling hybrid system and method for it s calculation and design "", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF ENERGY AND POWER ENGINEERING》 *
武岳 等: "气肋式复合冰壳结构服役期受力性能监测研究", 《第十七届空间结构学术会议论文集》 *
潘文琦: "凝固换热装置的换热分析", 《2011年福建省暖通空调制冷学术年会论文资料集》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109815610B (zh) 2022-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rhee et al. A 50 year review of basic and applied research in radiant heating and cooling systems for the built environment
CN100529553C (zh) 地板辐射供冷供暖的多功能热泵装置
CN107062473A (zh) 一种太阳能空气源热泵三联供***
CN107130694B (zh) 墙体自动蓄热排热装置及利用其实现墙体自动隔热的方法
Xu et al. Air–water dual-source heat pump system with new composite evaporator
Cai et al. Experimental and numerical investigation on the heating performance of a novel multi-functional heat pump system with solar-air composite heat source
Jiang et al. Experimental and numerical study on the heat transfer performance of the radiant floor heating condenser with composite phase change material
Tian et al. Optimization and evaluation of a solar energy, heat pump and desiccant wheel hybrid system in a nearly zero energy building
CN107044743B (zh) 一种利用微通道环路热管的太阳能热泵***
CN204153874U (zh) 一种小型分体式风冷冷热水的空调***
Wu et al. Novel radiation-adjustable heating terminal based on flat heat pipe combined with air source heat pump
CN103499163A (zh) 一种直膨式太阳能热泵空调***
CN103925735B (zh) 耦合被动式太空辐射制冷的地埋管地源热泵***及方法
CN103148553A (zh) 冰蓄冷式制热水供冷暖气中央空调
CN109815610A (zh) 一种冰壳建筑物的温度调节方法
CN203550280U (zh) 一种直膨式太阳能热泵空调***
CN108086494B (zh) 墙体自动集热排热***及利用其实现墙体集热排热的方法
CN204830292U (zh) 太阳能辅助多功能热泵空调***
JP2014115016A (ja) 地中熱利用冷暖房システム
CN203163138U (zh) 冰蓄冷式制热水供冷暖气中央空调
Ssembatya Performance evaluation of a Solar Cooling system in UAE–Ras Al Khaimah by both experiment and simulation
CN102620475B (zh) 一种太阳能辅助二氧化碳多功能热泵***
CN207179871U (zh) 基于氟里昂制冷剂的毛细管辐射供冷***
Kolokotsa et al. Energy efficiency and conservation consideration for the design of buildings for hot and humid regions
Wu et al. Wall-embedded micro heat pump for radiant heating in buildings: Evaluation of energy and thermal comfort performance

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant