CN118089162A - 一种温度调节***及调节方法 - Google Patents

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CN118089162A CN202410492979.2A CN202410492979A CN118089162A CN 118089162 A CN118089162 A CN 118089162A CN 202410492979 A CN202410492979 A CN 202410492979A CN 118089162 A CN118089162 A CN 118089162A
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Abstract

本发明涉及建筑物加热和制冷的联合技术领域,其具体涉及一种温度调节***及调节方法,其调节方法中,配置了以空调端、冷能调节端及辐射制冷装置联立的联合***,其控制器获取设定温度与获取室内平均温度的差值、设定温度与室内盘管的出口侧的温度差值等参数,以协调控制空调端、帕尔贴制冷器、辐射制冷装置开启或者关闭,实现较高调温效率的基础上降低能耗。本发明解决了传统单一***受限于天气、制冷制热功率不足或能耗过高等限制,具有更好的应用范围,可以被广泛应用于大型商业建筑、冷链物流、粮仓存储、机房等建筑领域。

Description

一种温度调节***及调节方法
技术领域
本发明涉及建筑物加热和制冷的联合***,具体涉及一种温度调节***及调节方法。
背景技术
地球表面存在“大气窗口”波段(主要在8~13μm),即通过选择兼具高辐射、高反射率(≥93%)材料,可实现物体被动降温过程。目前市面上的辐射制冷材料,白天可将物体温度降低至低于环境温度4-5℃,晚上可将物体温度降低至低于环境温度9-10℃。将辐射制冷技术应用于大型商业建筑、冷链物流、粮仓储存、机房等地方,可有效减少建筑制冷消耗。
但单一辐射制冷受限于天气环境、制冷功率较低以及冬天对外辐射热量导致室内温度过低等问题,即单一制冷辐射***存在应用范围窄的问题,因此,有必要提出结合空调及辐射制冷等调节设备,实现更为经济与节能的制冷与采暖的联合***。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种温度调节方法,旨在配置用于制冷与采暖的联合***,并采取相应调控举措,提高联合***的应用范围、经济性与节能性。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种温度调节方法,其包括:
配置温度调节***:将所述温度调节***配置为包括冷能调节端、空调端、辐射制冷装置、室温传感器及控制器,将所述冷能调节端配置为包括帕尔贴制冷器、换热器及室内盘管,配置所述冷能调节端的冷媒经所述空调端的蒸发器、所述换热器及所述室内盘管后回流至所述帕尔贴制冷器;将所述室内盘管配置为进口侧设有第一温度传感器、出口侧设有第二温度传感器;
配置所述控制器的温度调节模式为制冷模式及采暖模式;
在所述制冷模式下:获取设定温度T、获取室内平均温度T1,设定第一设定阈值T41、第二设定阈值T42及第三设定阈值T43,使T41>T42>T43;计算第一温度差值T31,T31=T1-T,当T31>T41时,执行第一运行状态,所述第一运行状态下同时开启空调端、帕尔贴制冷器、辐射制冷装置;当T41≥T31>T42时,执行第二运行状态,所述第二运行状态下保持空调端关闭,保持帕尔贴制冷器、辐射制冷装置开启;当T42≥T31>T43时,执行第三运行状态,保持空调端、帕尔贴制冷器关闭,保持辐射制冷装置开启;在所述第一运行状态下获取室内盘管的出口侧温度T22,计算第二温度差值T32,T32=T-T22,当T32大于第四设定阈值T44时,关闭所述帕尔贴制冷器;
在所述采暖模式下:开启所述空调端、帕尔贴制冷器、辐射制冷装置;获取室内盘管的进口侧温度T21、室内盘管的出口侧温度T22,获取第三温度差值T33,T33=T22-T21,设定第五设定阈值T55,当T33>T55时,关闭所述空调端,关闭所述空调端预设时长后T33仍大于T55时,关闭所述帕尔贴制冷器,辐射制冷装置在预设时长后根据T33调整表面涂层红外辐射发射率,辐射制冷装置调整发射率预设时长后T33仍大于T55时,关闭所述采暖模式。
进一步地,还包括:
在所述室内盘管的进口侧配置流速传感器,在所述室内盘管的出口侧配置转速传感器;
获取所述室内盘管的设定流速V、室内盘管的实际流速V2、设定室内盘管风机转速S、室内盘管的实际风机转速S2
当处于所述第一运行状态时,室内盘管的实际流速V2保持最大流速运行状态、实际风机转速S2保持最大转速运行状态,并跟随运行时间逐步降低至设定流速V、设定室内盘管风机转速S;
当处于所述第二运行状态或第三运行状态时,室内盘管的实际流速V2保持设定流速V、实际风机转速S2保持最大转速运行状态,并跟随运行时间逐步降低设定室内盘管风机转速S。
进一步地,还包括:
获取室内空间分布参数,并对室内空间进行网格划分;在各网格配置所述室温传感器;
基于网格温度、网格位置、网格用户人数信息,获得所述室内平均温度T1;
所述室内平均温度T1为
其中,P11...P1n为各网格的用户加权系数,X11...X1n为各网格的温度加权系数,T11...T1n为各网格的检测温度,n为网格数;
所述用户加权系数为1-1.3,网格用户人数为0时,所述用户加权系数为1,所述用户加权系数与所述网格用户人数正相关;所述温度加权系数为0.8-1.2,所述温度加权系数与所述网格距所述室内盘管的出风位置的距离正相关。
进一步地,还包括:将所述换热器配置为相变换热器;在所述采暖模式下,当T33大于第五设定阈值T55时,所述相变换热器优先于辐射制冷装置供暖。
进一步地,还包括:将所述换热器配置为相变换热器;在所述室内盘管关闭,且电价处于谷阶段时,开启空调端、帕尔贴制冷器、辐射制冷装置中的一种或多种,实现相变蓄冷器蓄冷。
在所述室内盘管开启,且电价处于峰阶段时,先开启相变蓄冷器释放冷量。
进一步地,还包括:为所述帕尔贴制冷器配置太阳能光伏供电板,所述太阳能光伏供电板设于建筑物的屋顶或外墙。
本发明的目的之二在于提供一种温度调节***,旨在提高应用范围、经济性与节能性。
一种温度调节***,其包括冷能调节端、空调端、辐射制冷装置、室温传感器及控制器;所述冷能调节端包括帕尔贴制冷器、换热器、室内盘管,所述冷能调节端的冷媒经所述空调端的蒸发器、所述换热器及所述室内盘管后回流至所述帕尔贴制冷器;所述室内盘管的进口侧设置有第一温度传感器,所述室内盘管的出口侧设置有第二温度传感器;所述控制器用于实现如前述的温度调节方法。
进一步地,在依据室内空间分布参数划分的各网格中配置所述室温传感器;所述控制器用于实现如前述的温度调节方法。
进一步地,所述换热器为相变换热器;所述控制器用于实现如前述的温度调节方法。
采用上述技术方案后,本发明与背景技术相比,具有如下优点:
1、本发明提出了一种联合空调、帕尔贴制冷及辐射制冷的调控***,不像传统单一***受限于天气、制冷制热功率不足或能耗过高等限制,具有更好的应用范围,可以被广泛应用于大型商业建筑、冷链物流、粮仓存储、机房等建筑领域;
2、本发明针对联合多端的温度调节***提出了匹配的调节方法,通过对各个节点的温度监测,使***能分别在确保舒适性的基础上分别在制冷与采暖模式下提高节能性与经济性;
3、本发明对室内平均温度的监测作出了优化,使得***调温更准确,响应更及时,提高了舒适性;
4、本发明能够挂钩电价与时间的挂钩信息,利用相变蓄冷器储能,不仅可以节省能源,平衡电网负荷,也降低了***的使用成本,提升经济性。
附图说明
图1为本发明的温度调节***示意图;
图2为本发明的温度调节***又一示意图;
图3为本发明的温度调节方法流程示意图;
图4为本发明的温度调节方法流程细分图。
附图标记说明:
110、蒸发器;120、压缩机;130、冷凝器;140、节流阀;
210、帕尔贴制冷器;220、换热器;221、相变蓄冷器;230、室内盘管;
310、辐射制冷装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。另外,需要说明的是:
术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或者位置关系,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或者暗示本发明的装置或者元件必须具有特定的方位,因此不能理解为对本发明的限制。
当元件被称为“固定于”或者“设置于”或者“设于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。
除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或者一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
实施例1
请参考图1所示,本发明第一方面公开了一种温度调节***,其包括冷能调节端、空调端、辐射制冷装置、室温传感器(图中未示出)及控制器(图中未示出)。
其中,空调端包括蒸发器110、压缩机120、冷凝器130及节流阀140,各部件用冷媒管依次连接,形成一个循环回路。冷能调节端包括采用载冷管依次连接的帕尔贴制冷器210、换热器220及室内盘管230,冷能调节端的冷媒经蒸发器110、换热器220及室内盘管230后回流至帕尔贴制冷器210,形成又一循环回路。辐射制冷装置310与换热器220换热。如此,即构成了以冷能调节端、空调端及辐射制冷装置310为主要组成单元的联合***,用于实现制冷或采暖。
室内盘管230的进口侧中设有泵送装置,以在冷能调节端中泵送冷媒;室内盘管230的进口侧中设有流速传感器,以监测冷媒的流速;室内盘管230的进口侧设置有第一温度传感器,以监测室内盘管230的进口侧的冷媒温度。室内盘管230的出口侧设有风机,以实现室内盘管230与建筑物中空气的换热,以实现温度调节;室内盘管230的出口侧中还设有转速传感器,以监测风机的转速;室内盘管230的出口侧设有第二温度传感器,以监测室内盘管230的出口侧的出风温度。
室温传感器设置在室内空间中,其可以为1个,也可以为多个。作为一种优选的实施方式,室温传感器为多个,其分布在室内空间分布参数划分的各网格中。
请参考图2,在一个优选的实施方式中,换热器220采用相变换热器221,利用相变材料进行储能。
在一个优选的实施方式中,帕尔贴制冷器210的电力由太阳能光伏板供应,太阳能光伏供电板设于建筑物的屋顶或外墙,将太阳能转化为电能,供帕尔贴制冷器210使用,以进一步节约能耗。
在一个优选的实施方式中,辐射制冷装置310的表面设置有不均匀的波纹管结构,以提升对外辐射的面积与效率。常规涂层只能实现高辐射与高反射,本发明将辐射制冷装置310的表面涂层配置为热变材料、电变材料或机械应变材料,以在需要采暖时,改变表面涂层为低辐射、低反射性质。
控制器获取设定温度、室内平均温度、室内盘管230的出口侧温度、室内盘管230的进口侧温度等,控制空调端和/或帕尔贴制冷器210和/或辐射制冷装置310的启停。控制器获取室内盘管230的设定流速、室内盘管230的实际流速、室内盘管230的设定风速、室内盘管230的实际风速等,调整冷能调节端的工作参数。
关于温度调节***及其各优选的实施方式的工作原理将在实施例2中进一步描述,本实施例不再赘述。
实施例2
本发明第二方面公开了一种温度调节方法,通过如实施例1所揭示的温度调节***,实现建筑物的温度调节。
请参考图3所示,一种温度调节方法,其包括:
配置如实施例1所述的温度调节***;
配置控制器的温度调节模式为制冷模式及采暖模式,获取温度调节***的当前运行模式;
获取设定温度T、室内平均温度T1、室内盘管230的进口侧温度T21、室内盘管230的出口侧温度T22、设定流速V、室内盘管230载冷管流速V2;设定室内盘管230风机转速S,实际风机转速S2
根据第一温度差值T31、第二温度差值T32、室内盘管230进口侧流速V2、实际风机转速S2,控制空调端、帕尔贴制冷器210、辐射制冷装置310开启或者关闭。
具体而言,请参考图4所示,在制冷模式下:
获取设定温度T、室内平均温度T1,获取第一温度差值T31,T31=T1-T;获取设定温度T、室内盘管230的出口侧温度T22;获取第二温度差值T32,T32=T-T22
当T31大于第一设定阈值时T41时,执行第一运行状态,所述第一运行状态下同时开启空调端、帕尔贴制冷器210、辐射制冷装置310,并保持运行t时间;
当T31大于第二设定阈值时T42时,执行第二运行状态,第二运行状态下,由于空调低功率运行状态下的制冷效率不如低功率运行状态下的帕尔贴制冷器210的制冷效率,此时,保持空调端关闭,保持帕尔贴制冷器210、辐射制冷装置310开启,以节约能耗并保持运行t时间;
当T31大于第三设定阈值时T43时,执行第三运行状态,保持空调端、帕尔贴制冷器210关闭,保持辐射制冷装置310开启,并保持运行t时间;
其中,第一设定阈值T41>第二设定阈值T42>第三设定阈值T43,如此,可以通过设定温度T与室内平均温度T1的差距情况,灵活调整各装置是否参与制冷,确保调温时间可被接受的前提下,尽量减少调温所需能耗。在一个实际用于的示例中,可以设定第一设定阈值T41为8,第二设定阈值T42为6,第三设定阈值T43为4。
为进一步减少调温时间,本发明还在室内盘管230的进口侧配置流速传感器以监测室内盘管230中冷媒的流速,在室内盘管230的出口侧配置转速传感器以监测室内盘管230出口侧的风速,从而根据室内盘管230的设定流速V、室内盘管230的实际流速V2、设定室内盘管230风机转速S以及室内盘管230的实际风机转速S2调整***的执行状态。
当***处于第一运行状态时,室内盘管230的实际流速V2保持最大流速运行状态、实际风机转速S2保持最大转速运行状态,并跟随运行时间逐步降低至设定流速V、设定室内盘管230风机转速S;
当***处于第二运行状态或第三运行状态时,室内盘管230的实际流速V2保持设定流速V、实际风机转速S2保持最大转速运行状态,并跟随运行时间逐步降低设定室内盘管230风机转速S。
当***处于第一运行状态时,监测第二温度差值T32,当T32大于第四设定阈值T44时,此时,室内盘管230的温度过低,制冷量过剩。在第一运行状态下,高功率运行状态帕尔贴制冷器210的制冷效率不如高功率运行状态的空调端的制冷效率,此时,优先关闭帕尔贴制冷器210,通过空调端替代帕尔贴制冷器210原应制冷功能,以节约能耗。
当***需要开启采暖模式时,一方面,此时的温差大于需要开启制冷模式时的温差(人体适宜温度一般为26℃,人体在30℃时通常就有明显的不适感,通常就会开启制冷,而对于采暖模式而言,其通常在气温小于10℃时才开启,其温差通常显著大于制冷模式被开启时的温差);另一方面,不同于制冷模式下的冷空气,热空气由于密度小会上浮,由此,用户对取暖模式下室温的变化感知要弱于制冷模式下的室温变化感知;所以,本发明在采暖模式下会先将空调端、帕尔贴制冷器210、辐射制冷装置310均开启,以尽快达到用户感知上所适宜的温度。
为实现采暖模式下的节能以及防止采暖模式误开启,请参考图4所示,当***处于采暖模式下时:获取室内盘管230的进口侧温度T21、室内盘管230的出口侧温度T22;获取第三温度差值T33,T33=T22-T21;设定第五设定阈值T55,当T33>T55时,出口温度大于进口温度,说明采暖量过剩或可能无需采暖,此时,关闭空调端(由于空调端在采暖需求大时才节能,采暖需求小时其经济性不如帕尔贴制冷器210,因此优先关闭空调端),保持帕尔贴制冷器210及辐射制冷装置310开启取暖;关闭空调端预设时长(如1-3分钟)后T33仍大于T55时,关闭帕尔贴制冷器210;关闭帕尔贴制冷器210预设时长(如1-3分钟)后,辐射制冷装置310根据T33调整表面涂层红外辐射发射率(此时,由于帕尔贴制冷器210也已经关闭,可能存在取暖不足的情形,因此,辐射制冷装置310根据T33的值调高或调低发射率适应取暖需求),辐射制冷装置310调整发射率预设时长(如1-5分钟)后T33仍大于T55时,说明无需采暖,采暖模式为误开启,此时,关闭采暖模式。
在一种优选的实施方式中,将换热器220配置为相变换热器221;在采暖模式下,当T33大于第五设定阈值T55(该阈值大于0)时,相变换热器221优先于辐射制冷装置310供暖以进一步节约能源。
在一种优选的实施方式中,将换热器220配置为相变换热器221;在室内盘管230关闭,且电价处于谷阶段时,可以开启空调端、帕尔贴制冷器210、辐射制冷装置310中的一种或多种,实现相变蓄冷器蓄冷;而在室内盘管230开启,且电价处于峰阶段时,先开启相变蓄冷器释放冷量。本发明能够挂钩电价与时间的挂钩信息,利用相变蓄冷器储能,不仅可以节省能源,平衡电网负荷,也降低了***的使用成本,提升经济性。
为进一步提高调控的准确性,本发明还对获取室内平均温度的方法进行了改进,具体而言,其包括:
获取室内空间分布参数,并对室内空间进行网格划分;在各网格配置室温传感器;
基于网格温度、网格位置、网格用户人数信息,获得室内平均温度T1;
室内平均温度T1为
其中,P11...P1n为各网格的用户加权系数,X11...X1n为各网格的温度加权系数,T11...T1n为各网格的检测温度,n为网格数。
用户加权系数为1-1.3,用户加权系数与网格用户人数正相关;当网格用户人数为0时,用户加权系数为1,网格用户人数越多,用户加权系数越高。在一个具体应用的实施例中,当网格人数处于1-3区间时,用户加权系数为1.1;当网格人数处于3-5区间时,用户加权系数为1.2;但网格人数大于5时,用户加权系数为1.3。
温度加权系数为0.8-1.2,温度加权系数与网格距室内盘管230的出风位置的距离正相关,即,网格距离室内盘管230的出风位置越远,温度加权系数设置得越高,在一个具体的实施方式中,网格距离为1米以内时,温度加权系数为0.8;当网格距离为1-2m范围内时,温度加权系数为0.9;当网格距离为2-3m范围内时,温度加权系数为1;当网格距离为3-4m范围内时,温度加权系数为1.1;当网格距离大于5m时,温度加权系数为1.2。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种温度调节方法,其特征在于,包括:
配置温度调节***:将所述温度调节***配置为包括冷能调节端、空调端、辐射制冷装置、室温传感器及控制器,将所述冷能调节端配置为包括帕尔贴制冷器、换热器及室内盘管,配置所述冷能调节端的冷媒经所述空调端的蒸发器、所述换热器及所述室内盘管后回流至所述帕尔贴制冷器;将所述室内盘管配置为进口侧设有第一温度传感器、出口侧设有第二温度传感器;
配置所述控制器的温度调节模式为制冷模式及采暖模式;
在所述制冷模式下:获取设定温度T、获取室内平均温度T1,设定第一设定阈值T41、第二设定阈值T42及第三设定阈值T43,使T41>T42>T43;计算第一温度差值T31,T31=T1-T,当T31>T41时,执行第一运行状态,所述第一运行状态下同时开启所述空调端、帕尔贴制冷器、辐射制冷装置;当T41≥T31>T42时,执行第二运行状态,所述第二运行状态下保持空调端关闭,保持所述帕尔贴制冷器、辐射制冷装置开启;当T42≥T31>T43时,执行第三运行状态,保持所述空调端、帕尔贴制冷器关闭,保持所述辐射制冷装置开启;在所述第一运行状态下获取室内盘管的出口侧温度T22,计算第二温度差值T32,T32=T-T22,当T32大于第四设定阈值T44时,关闭所述帕尔贴制冷器;
在所述采暖模式下:开启所述空调端、帕尔贴制冷器、辐射制冷装置;获取室内盘管的进口侧温度T21、室内盘管的出口侧温度T22,获取第三温度差值T33,T33=T22-T21,设定第五设定阈值T55,当T33>T55时,关闭所述空调端,关闭所述空调端预设时长后T33仍大于T55时,关闭所述帕尔贴制冷器,所述辐射制冷装置在预设时长后根据T33调整表面涂层红外辐射发射率,所述辐射制冷装置调整发射率预设时长后T33仍大于T55时,关闭所述采暖模式。
2.根据如权利要求1所述的温度调节方法,其特征在于,还包括:
在所述室内盘管的进口侧配置流速传感器,在所述室内盘管的出口侧配置转速传感器;
获取所述室内盘管的设定流速V、室内盘管的实际流速V2、设定室内盘管风机转速S、室内盘管的实际风机转速S2
当处于所述第一运行状态时,室内盘管的实际流速V2保持最大流速运行状态、实际风机转速S2保持最大转速运行状态,并跟随运行时间逐步降低至设定流速V、设定室内盘管风机转速S;
当处于所述第二运行状态或第三运行状态时,室内盘管的实际流速V2保持设定流速V、实际风机转速S2保持最大转速运行状态,并跟随运行时间逐步降低设定室内盘管风机转速S。
3.根据如权利要求1所述的温度调节方法,其特征在于,还包括:
获取室内空间分布参数,并对室内空间进行网格划分;在各网格配置所述室温传感器;
基于网格温度、网格位置、网格用户人数信息,获得所述室内平均温度T1;
所述室内平均温度T1为
其中,P11...P1n为各网格的用户加权系数,X11...X1n为各网格的温度加权系数,T11...T1n为各网格的检测温度,n为网格数;
所述用户加权系数为1-1.3,网格用户人数为0时,所述用户加权系数为1,所述用户加权系数与所述网格用户人数正相关;
所述温度加权系数为0.8-1.2,所述温度加权系数与所述网格距所述室内盘管的出风位置的距离正相关。
4.根据如权利要求1所述的温度调节方法,其特征在于,还包括:
将所述换热器配置为相变换热器;
在所述采暖模式下,当T33大于第五设定阈值T55时,所述相变换热器优先于辐射制冷装置供暖。
5.根据如权利要求1所述的温度调节方法,其特征在于,还包括:
将所述换热器配置为相变换热器;
在所述室内盘管关闭,且电价处于谷阶段时,开启空调端、帕尔贴制冷器、辐射制冷装置中的一种或多种,实现相变蓄冷器蓄冷;
在所述室内盘管开启,且电价处于峰阶段时,先开启相变蓄冷器释放冷量。
6.根据如权利要求1所述的温度调节方法,其特征在于,还包括:为所述帕尔贴制冷器配置太阳能光伏供电板,所述太阳能光伏供电板设于建筑物的屋顶或外墙。
7.一种温度调节***,其特征在于:
包括冷能调节端、空调端、辐射制冷装置、室温传感器及控制器;
所述冷能调节端包括帕尔贴制冷器、换热器、室内盘管,所述冷能调节端的冷媒经所述空调端的蒸发器、所述换热器及所述室内盘管后回流至所述帕尔贴制冷器;所述室内盘管的进口侧设置有第一温度传感器,所述室内盘管的出口侧设置有第二温度传感器;
所述控制器用于实现如权利要求1所述的温度调节方法。
8.根据如权利要求7所述的温度调节***,其特征在于:
在依据室内空间分布参数划分的各网格中配置所述室温传感器;
所述控制器用于实现如权利要求3所述的温度调节方法。
9.根据如权利要求7所述的温度调节***,其特征在于:
所述换热器为相变换热器;
所述控制器用于实现如权利要求4或5所述的温度调节方法。
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