一种冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法及装置

摘要

本发明公开了一种冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法及装置，方法包括：S1、采集采用相变储能材料的室内墙体表面的实测温度Ts；S2、结合相变储能材料的凝固温度Tf及熔化温度Tm，将采集的室内墙体表面的实测温度Ts与相变储能材料的凝固温度Tf、熔化温度Tm进行比较，获取冷辐射空调系统的墙体表面输出状态值Wall

说明书

技术领域

本发明涉及空调技术领域，更具体地说，涉及一种冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法及装置。

背景技术

在我国，2014年建筑能耗问题超过12.5亿吨标准煤，占社会总能耗30％中央空调能耗占建筑总能耗65％，其中空调机房能耗占空调系统能耗70％左右。而空调蓄冷技术以其独特的移峰填谷作用成为我国改善电力紧张局面，并实现节能降耗减排的一项重要技术措施。国家电网公司大力推广蓄冷空调技术，采用需求侧管理的水蓄冷、冰蓄冷、相变材料技术来达到削峰填谷，充分运用价格杠杆，鼓励用户采用蓄冷空调。随着各地峰谷电价实施范围的进一步扩大和峰谷电价比的加大，推动了蓄冷空调技术的发展和应用，为电力蓄能技术的推广应用提供了更为有利的条件。蓄冷空调是指在夜间电网低谷时间制冷主机开机制冷，并由蓄冷设备将冷量储存起来，待白天电网高峰用电时间，再将冷量释放出来。传统的空调系统通常采用空气对流换热方式进行室内热量的移除或添加，往往造成对建筑过分的加热或者过分的冷却，这样，不仅对人体造成不适，同时也浪费了大量的能量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述采用空气对流换热方式对室内热量进行移除或添加的方式造成对建筑过分加热或过分冷却而导通能量浪费的缺陷，提供一种冷辐射空调蓄冷放冷的温度设定方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法，该方法包括以下步骤：

S1、采集采用相变储能材料的室内墙体表面的实测温度Ts；

S2、结合所述相变储能材料的凝固温度Tf及熔化温度Tm，将采集的所述室内墙体表面的实测温度Ts与所述相变储能材料的凝固温度Tf、熔化温度Tm进行比较，获取所述冷辐射空调系统的墙体表面输出状态值Wall_status；

其中，

S3、根据峰值电价时间t_day、谷值电价时间t_night、上班时间t_office、以及下班时间t_non-office，判断室内的作息时间t所处的时间段，并通过以下式子获得所述冷辐射空调系统天花板表面输出状态值Ceiling_status；

其中，

t_non-office：表示下班时间；

t_office：表示上班时间；

S4、根据所述墙体表面输出状态值Wall_status和所述天花板表面输出状态值Ceiling_status，获取所述冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr，以控制所述冷辐射空调系统的运行。

在本发明所述的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法中，优选地，在所述步骤S1之前还包括：采集所述相变储能材料的凝固温度Tf及熔化温度Tm。

在本发明所述的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法中，优选地，在所述步骤S4结束后还包括，按预设时间间隔T重复一次步骤S1至步骤S4。

在本发明所述的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法中，优选地，所述预设时间间隔T为15-30min。

在本发明所述的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法中，优选地，在所述步骤S1中还包括：采用温度传感器采集所述室内墙体表面的实测温度Ts。

在本发明所述的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法中，优选地，所述步骤S4包括：

S41、根据所述墙体表面输出状态值Wall_status和所述天花板表面输出状态值Ceiling_status，通过以下式子计算所述冷辐射空调系统的最终输出状态数值Value；

其中，Value_status＝Wall_status×Ceiling_status；

S42、根据所述最终输出状态数值Value与所述冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr之间的对应关系式获取所述冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr；所述最终输出状态数值Value与所述冷辐射空调系统开花板表面温度的设定值Tr之间的对应关系式为：

在本发明所述的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法中，优选地，所述相变储能材料为CaCl2-MgCl2-H2O。

本发明还提供了一种冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定装置，该装置包括：

采集单元，用于采集采用相变储能材料的室内墙体表面的实测温度Ts；

计算单元，用于结合所述相变储能材料的凝固温度Tf及熔化温度Tm，将采集的所述室内墙体表面的实测温度Ts与所述相变储能材料的凝固温度Tf、熔化温度Tm进行比较，获取所述冷辐射空调系统的墙体表面输出状态值Wall_status；

其中，

判定单元，用于根据室内的作息时间t与峰值电价时间t_day、谷值电价时间t_night的重叠区域，通过以下式子获得所述冷辐射空调系统天花板表面输出状态值Ceiling_status；

其中，

t_non-office：表示下班时间；

t_office：表示上班时间；

控制单元，用于根据所述墙体表面输出状态值Wall_status和所述天花板表面输出状态值Ceiling_status，获取所述冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr，以控制所述冷辐射空调系统的运行。

在本发明还提供了一种冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定装置，优选地，所述控制单元包括：

子计算单元，用于根据所述墙体表面输出状态值Wall_status和所述天花板表面输出状态值Ceiling_status，通过以下式子计算所述冷辐射空调系统的最终输出状态数值Value；

其中，Value_status＝Wall_status×Ceiling_status；

获取单元，用于根据所述最终输出状态数值Value与所述冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr之间的对应关系式获取所述冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr；所述最终输出状态数值Value与所述冷辐射空调系统开花板表面温度的设定值Tr之间的对应关系式为：

实施本发明的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法，具有以下有益效果：本发明适用于采用相变储能材料的冷辐射空调系统蓄冷及放冷的温度设定，相较于传统的对流换热空调系统的蓄冷及放冷的控制方法，本发明将所采用的相变材料室内墙体表面的实测温度、相变储能材料的凝固温度、相变储能材料的熔化温度、进行比较获得室内墙体表面输出状态值及冷输出空调系统天花板表面输出状态值，并根据墙体表面输出状态值与天花板表面输出状态值最终获得天花板表面温度的设定值，通过该设定值对冷辐射空调系统的启停及运行温度进行设定，达到了节能节费的目的，同时保证了用户的良好体验。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法的流程图；

图2是本发明冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法一优选实施例的具体流程图；

图3是本发明冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定装置的连接框图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明主要用于应用相变储能材料的冷辐射空调系统蓄冷及放冷的温度设定，相较于传统的对流换热空调系统的蓄冷及放冷的控制方法，本发明将所采用的相变材料室内墙体表面的实测温度、相变储能材料的凝固温度、相变储能材料的熔化温度、进行比较获得室内墙体表面输出状态值及冷输出空调系统天花板表面输出状态值，并根据墙体表面输出状态值与天花板表面输出状态值最终获得天花板表面温度的设定值，通过该设定值对冷辐射空调系统的启停及运行温度进行设定。且本发明的温度设定方法是与冷辐射空调系统实际运营工况进行结合及简便有效控制的，可便于普通物业管理和技术人员根据峰谷电价时间段和上下班时间段进行冷辐射空调系统的运行温度进行设定，达到实现节能节费的目的，并保证了用户的良好体验，提高了室内空气舒适度，该温度设定方法操作简单易行。

如图1所示，在本发明的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法的流程示意图中，该方法包括以下步骤：

步骤S1、采集采用相变储能材料的室内墙体表面的实测温度Ts。

具体地，在发明的实施例中，室内为冷辐射空调系统所需供冷的室内，即冷辐射空调系统的服务区域。这里所指的室内的墙体是采用了相变储能材料的墙体，即混入了储能材料成份的建筑材料所形成的墙体。在实际应用中，如果温度合适的话，建筑材料中可混入多种储能材料。一般地，为了便于控制室内的温度或湿度等，相变储能材料优选为一种。进一步地，一种相变储能材料对应一个固定的相变温度，如凝固温度、熔化温度。

优选地，在该步骤中，相变储能材料的室内墙体表面的实测温度Ts可通过温度传感器对室内墙体表面温度进行实时测量，以获得其实时的温度。进一步地，为了使实时测量的墙体表面温度更精确，可在室内设置多个温度传感器，优选地，可在室内四个墙面分别各设置一个温度传感器来检测的墙体表面温度。可以理解地，在本发明的实施例中，室内墙体表面的实测温度Ts为各个温度传感器所检测的墙体表面温度的平均值。例如，在室内四个墙面分别各设置一个温度传感器A1、A2、A3、以及A4，其所测得的墙体表面温度分别为Ts1、Ts2、Ts3、Ts4，则Ts＝(Ts1+Ts2+Ts3+Ts4)/4。

另外，室内墙体表面的实测温度Ts可以是冷辐射空调系统在运行过程中每隔15至30分钟通过温度传感器检测一次的室内墙体表面温度，其是某一时刻室内墙体表面的实测温度。在本发明的实例中，为了在可达到稳定控制冷辐射空调系统的同时能够及时检测到系统的变化，优选每隔15分钟测量一次室内墙体表面温度。

进一步地，在本发明的实施例中，在步骤S1之前还包括：采集相变储能材料的凝固温度Tf及熔化温度Tm。

具体地，这里相变储能材料指的是步骤S1中所使用的相变储能材料。在本发明的实施例中，相变储能材料优选为一种，其对应的凝固温度Tf为一个，相对地，熔化温度Tm也只有一个。

优选地，在本发明的实施例中，相变储能材料优选为CaCl2-MgCl2-H2O。当相变储能材料CaCl2-MgCl2-H2O的混盐相变材料，其凝固温度Tf可调配置为20℃，其熔化温度Tm可调配置为21℃。相变储能材料的凝固温度Tf及其熔化温度是与所选用的相变储能材料一一对应的，一般可通过其规格书或说明书直接获得。

步骤S2、结合相变储能材料的凝固温度Tf及熔化温度Tm，将采集的室内墙体表面的实测温度Ts与相变储能材料的凝固温度Tf、熔化温度Tm进行比较，获取冷辐射空调系统的墙体表面输出状态值Wall_status。

其中，

由上述的将室内墙体表面的实测温度Ts与相变储能材料的凝固温度Tf、熔化温度Tm进行比较以获得冷辐射空调系统的墙体表面输出状态值的关系式可知：当室内墙体表面的实测温度Ts低于相变储能材料的凝固温度Tf时，冷辐射空调系统的墙体表面输出状态值为0；当室内墙体表面的实测温度Ts高于相变储能材料的凝固温度Tf且低于相变储能材料的熔化温度Tm时，冷辐射空调系统的墙体表面输出状态值为0.5；当室内墙体表面的实测温度Ts高于相变材料的熔化温度Tm时，冷辐射空调系统的墙体表面输出状态值为1。

步骤S3、根据峰值电价时间t_day、谷值电价时间t_night、上班时间t_office、以及下班时间t_non-office，判断室内的作息时间t所处的时间段，并通过以下式子获得所述冷辐射空调系统天花板表面输出状态值Ceiling_status；

其中，

t_non-office：表示下班时间；

t_office：表示上班时间。

在步骤S2获得冷辐射空调系统的墙体表面输出状态值Wall_status后，进一步地，根据室内的作息时间t，判断其与峰谷电价的重叠情况。

具体地，室内即为冷辐射空调系统的服务区域，作息时间即为冷辐射空调系统的服务区域的上下班时间。换句话说，相当于冷辐射空调系统需蓄冷及放冷的区域内的人员情况，上班时间即代表有人员情况在服务区域内；下班时间即代表没有人员在服务区域内。峰谷电价即为峰值电价与谷值电价，峰值电价代表电力价格高，谷值电价代表电力价格低。在本发明的实例中，即是根据峰值电价时间室内的作息时间t(即上下班时间)与峰值电价时间t_day、谷值电价时间t_night的重叠区域的情况对冷辐射空调系统天花板表面输出状态值进行判定，获得冷辐射空调系统天花板表面输出状态值Ceiling_status。由冷辐射空调系统天花板表面输出状态值Ceiling_status与室内的作息时间t及峰值电价时间t_day、谷值电价时间t_night的逻辑计算公式(如前述所示)，可得，当室内作息时间t处于峰值电价且是非上班时间的时间段时，冷辐射空调系统天花板表面输出状态值Ceiling_status为0，即表示关闭冷辐射空调系统；当室内作息时间t处于峰值电价且是上班时间的时间段时，冷辐射空调系统天花板表面输出状态值Ceiling_status为0.25、0.75、1是表示打开冷辐射空调系统。

步骤S4、根据墙体表面输出状态值Wall_status和天花板表面输出状态值Ceiling_status，获取冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr，以控制冷辐射空调系统的运行。

具体地，在某一时刻(假设为To时刻)通过将室内墙体表面在该To时刻的实测温度Ts、与该墙体所采用的相变材料的凝固温度Tf、熔化温度Tm进行比较获得墙体表面的输出状态值Wall_status，同时结合天花板表面输出状态值Ceiling_status，可获得冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr，进而根据该设定值Tr对冷辐射空调系统的运行进行调控，即控制冷辐射空调系统的开启或停止，或者将冷辐射空调系统天花板表面温度设为所获得的设定值Tr。

如图2所示，优选地，在本发明的实施例中，步骤S4包括：

S41、根据墙体表面输出状态值Wall_status和天花板表面输出状态值Ceiling_status，通过以下式子计算冷辐射空调系统的最终输出状态数值Value；

其中，Value_status＝Wall_status×Ceiling_status；

S42、根据最终输出状态数值Value与冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr之间的对应关系式获取冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr；最终输出状态数值Value与冷辐射空调系统开花板表面温度的设定值Tr之间的对应关系式为：

由上式可知，根据最终输出状态数值Value的值可将冷辐射空调系统设定为三种状态，分别为停止状态、第一温度设定状态、农业第二温度设定状态，其中，当Tr＝Off时，表示冷辐射空调系统设定为停止状态；当Tr＝18时，表示冷辐射空调系统的天花板表面的设定温度为18℃；当Tr＝15时，表示冷辐射空调系统的天花板表面的设定温度为15℃。通过该方式可以很直观地对冷辐射空调系统的运行状态进行设置，方便了用户的使用与管理。

进一步地，本发明的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法在步骤S4结束后还包括：按预设时间间隔T重复一次步骤S1至步骤S4。通过间隔T重复一次步骤S1至步骤S4的执行动作，可以实现对冷辐射空调系统对所服务区域(室内)温度的监控，并根据所测得的温度进行相应的调整，进而控制冷辐射空调系统达到在节能节费的同时保证室内空气品质，提高舒适性。

在本发明的实施例中，时间间隔T优选15-30min。通过该时间间隔在既可以达到实时监测室内空气温度的同时，避免了因时间间隔太长而影响监测效果，也避免了若时间间隔太短频繁监测对设备及操作的能源浪费的问题。

本发明的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法，是针对采用相变储能材料的冷辐射空调系统蓄冷及放冷的温度设定及控制，其通过将采用相变储能材料的墙体表面的实测温度Ts与相变储能材料的凝固温度Tf、相变储能材料的熔化温度Tm、以及冷辐射空调系统天花板表面温度于冷辐射空调系统的实际运营工况进行有机结合和控制，方便了普通物业管理和技术人员根据峰谷电价时间段和上下班时间段对冷辐射空调系统进行启停及运行温度的设定，达到了节能节费的目的，同时还可保证室内的空气品质，在保证室内热舒适性的同时提升了用户的良好体验。

如图3所示，为本发明的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定装置，包括采集单元10、计算单元20、判定单元30以及控制单元40。

其中，采集单元10，用于采集采用相变储能材料的室内墙体表面的实测温度Ts。

计算单元20，用于结合相变储能材料的凝固温度Tf及熔化温度Tm，将采集的室内墙体表面的实测温度Ts与相变储能材料的凝固温度Tf、熔化温度Tm进行比较，获取冷辐射空调系统的墙体表面输出状态值Wall_status；

其中，

判定单元30，用于根据室内的作息时间t与峰值电价时间t_day、谷值电价时间t_night的重叠区域，通过以下式子获得冷辐射空调系统天花板表面输出状态值Ceiling_status；

其中，

t_non-office：表示下班时间；

t_office：表示上班时间。

控制单元40，用于根据墙体表面输出状态值Wall_status和天花板表面输出状态值Ceiling_status，获取冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr，以控制冷辐射空调系统的运行。

优选地，控制单元40包括子计算单元401和获取单元402。

其中，子计算单元401用于根据墙体表面输出状态值Wall_status和天花板表面输出状态值Ceiling_status，通过以下式子计算冷辐射空调系统的最终输出状态数值Value；

其中，Value_status＝Wall_status×Ceiling_status；

获取单元402，用于根据最终输出状态数值Value与冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr之间的对应关系式获取冷辐射空调系统天花板表面温度的设定值Tr；最终输出状态数值Value与冷辐射空调系统开花板表面温度的设定值Tr之间的对应关系式为：

本发明的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法可通过该冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定装置实现。

综上所述，本发明的冷辐射空调系统蓄冷放冷的温度设定方法及装置，可实现快速有效确定冷辐射空调系统的运行状态(启停或运行温度设定)，达到节能节费的目的并延长了冷辐射空调系统的使用寿命，且不需额外添加硬件设备，操作简单易行，同时还可保证室内的空气品质，提高了室内热舒适性。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。