一种基于流量冷量关系模型的风机盘管冷量计量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于流量冷量关系模型的风机盘管冷计量方法，基于风机盘管结构、送风量、供水流量，从而确定其内外表面热交换系数，进而确定其传热系数，根据供水温度设定风机盘管机器露点温度，进而确定风机盘管所能提供的换热效率系数和接触系数，进而确定风机盘管进口空气湿工况对应的干工况，进而确定风机盘管处理空气需要的换热效率系数，进而确定风机盘管出口空气湿工况对应的干工况，再利用能量守恒原理，最终得到基于流量测量后的风机盘管供冷末端的供冷量。该方法不需进行供热供回水温度差测量，使得操作步骤更加简洁、设备故障率低、安装更加方便、利于节能、可靠性高，且该方法经过现场实测数据验证，准确度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冷量计量领域，特别涉及一种主要应用于风机盘管供冷末端的基于流量计量的冷量计量方法。 
技术介绍
风机盘管是通过机组内的风机不断的再循环室内空气，使空气通过冷水(热水)盘管后被冷却(加热)，以达到维持室内空气温度恒定的目的。风机盘管是中央空调系统理想的末端，在我国民用及工业建筑领域被广泛使用，是应用最为广泛的供冷末端。随着我国热计量工作的进行，通过计量获得的节能效果显而易见。随着我国高档住宅建筑的大量建设，中央空调系统大量应用到住宅建筑中，冷量计量的需求也逐渐显现出来。 为了保证夏季室内的舒适性，中央空调系统需要向室内提供维持室内温湿度的冷量。根据计量参数选取的不同，目前国内已有的冷量计量方法可以分为以下几类：水侧测量计量法、风侧冷量计量法、计时法、面积冷负荷指标法、实时冷负荷计算法。水侧测量计量法的原理与热量表计量原理相同，通过实时监测供水流量及供回水温度来进行计量。计量精度高。但安装复杂，投资较高，不适用于既有建筑改造。风侧冷量计量法计量装置简单易实现，计量误差在20％左右，但湿度传感器易老化，设备更换频繁，只适用于定流量系统，冷量调节范围有限。计时法简单方便易于实现，但由于未考虑供水温度及流量变化，且以额定制冷量为基础进行计量，误差较大。面积冷负荷指标法简单易行，但计量精度较低，不能激励用户的自主节能行为。实时冷负荷计算法计量精度高， 但计算过程复杂，且室内热源变化较大时，误差较大。 采用干湿转换法，对于送风量，供水量，供水温度相同的同一风机盘管，如果某一干工况的进出风口焓值及接触系数与某一湿工况的进出风口焓值及接触系数相同，则称这个干工况为该湿工况的等价干工况。 如图1所示：1、2点分别为风机盘管进出口干球温度，3点为机器露点。过3点的等含湿量线与1、2点的等焓线交于1’、2’点。 由干湿转换法原理可知，对于同一风机盘管，当送风量G，供水量W和进水温度tw1相等时，干工况1ˊ-2ˊ为湿工况1-2的等价干工况。 干湿转换法经过严密热力学推导验证，将风机盘管湿工况转换为干工况。在进行风机盘管传热系数计算过程中，避免了析湿系数的求解，大大简化了风机盘管传热系数求解过程。 
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有冷量计量方法的共同缺点，尤其针对在进行冷量计量时要进行温度的多点测量这一缺点，提出一种应用于风机盘管供冷末端的基于流量冷量关系模型的冷计量方法，在精确计量冷量、合理解决现存冷量计量方法共同存在的问题的前提下，特别地，不需进行温度的多点测量，使得计量更加简洁、设备故障率低、安装更加方便、利于节能、可靠性高。 本专利技术是通过下述技术方案来实现的： 一种基于流量冷量关系模型的风机盘管冷计量方法，该方法包括下述步骤： 步骤1：根据风机盘管结构、风机盘管风速档位开关位置，确定风机盘管结构参数，送风量Gij，设定风机盘管供水温度tw1、室内空气温度状态(t1ij，dij)； 步骤2：根据风机盘管结构及其在室内的分布情况，确定风机盘管内部阻力变化特性，得到在该种分布情况下风机盘的流量分配系数μij，进而根据总流量 获得流过风机盘管的流量值qmij； 步骤3：根据上述流过风机盘管的流量值qmij、风机盘管结构参数，确定风机盘管内表面热交换系数αnij； 步骤4：根据风机盘管送风量Gij、风机盘管结构参数，确定风机盘管外表面热交换系数αwij； 步骤5：根据步骤3得到的风机盘管内表面热交换系数αnij、步骤4得到的外表面热交换系数αwij，确定风机盘管在干工况下的传热系数Kij； 步骤6：根据室内空气状态(t1ij，dij)，假定风机盘管机器露点温度t3ij、确定风机盘管湿工况对应的干工况空气状态t'1ij； 步骤7：根据步骤2得到的风机盘管供水流量qmij、步骤4得到的风机盘管外表面热交换系数αwij、步骤5得到的风机盘管传热系数Kij、风机盘管结构参数、送风量Gij，确定风机盘管所能提供的换热效率系数ε1ij、接触系数ε2ij； 步骤8：根据上述风机盘管所能提供的接触系数ε2ij、步骤6得到的干工况状态t'1ij、机器露点温度t3ij，确定风机盘管进行空气处理所需要的换热效率系数 步骤9：判断上述风机盘管进行空气处理所需要的换热效率系数与步骤7得到的风机盘管所能提供的换热效率系数ε1ij，若两者之差满足计算精度要求，则说明风机盘管机器露点温度t3ij假设正确，否则，重复步骤6； 步骤10：根据能量守恒定律，确定第(i，j)台风机盘管供冷量Qij及用户内所有风机盘管的总供冷量Qi。 得到的总供冷量Qi就是基于流量冷量关系模型的风机盘管冷量计量的冷量计量值。 进一步地，所述步骤2根据总流量获得流过风机盘管的流量值qmij，按如下 过程进行： (2a)根据风机盘管结构参数，确定风机盘管局部阻力系数ξij、风机盘管管径dnij； (2b)根据上述风机盘管局部阻力系数ξij、风机盘管换热盘管管径dnij，根据风机盘管之间串并联关系，得到风机盘管的流量分配系数μij； 见式：2.307νij0.25lijμij1.75qm0.25/dnij0.25+μij2Σξij＝const 其中：Σj=1mμij=1;]]>νij为第(i，j)台风机盘管内流体的运动粘度系数，m2/s； lij为第(i，j)台风机盘管换热盘管长度，m； qm为流量表所测系统总流量值，kg/h； (2c)根据上述各风机盘管的流量分配系数μij，得到流过风机盘管的流量值qmij； 见式：qmij＝μijqm； 其中：qmij为流过第(i，j)台风机盘管的供水流量值，kg/h。 进一步地，所述第(i，j)台风机盘管νij表示某层第i户第j台风机盘管，1≤i≤n,1≤j≤m。 进一步地，所述步骤3根据总流量获得流过风机盘管的流量值qmij，按如下过程进行： (3a)根据流过风机盘管的流量值qmij、风机盘管换热盘管管径dnij，由流速流量之间的关系，确定风机盘管换热盘管内流体流速vij； 见式：vij=qmij900×πdnij2ρ]]>其中：900为换算系数； ρ为流体密度，kg/m3； dnij为第(i，j)台风机盘管换热盘管内径，m； (3b)根据上述风机盘管换热盘管内流体流速vij，由雷诺数定义式，得到盘管内流体的雷诺常数Reij； 见式：Refij=vijdnijvij]]>其中：vij为流过第(i，j)台风机盘管换热盘管的流体流速，m/s； (3c)根据上述风机盘管换热盘管内流体的雷诺常数Reij，根据圆管内流体流动准则方程，得到盘管内流体的努谢尔特数Nuij； 见式：Nuij=3.660.012(Refij0.87-280)Prfij0.4[1+(dnij/l)23](PrfijPrwij)0.110.023Refij0.8Prfij0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于流量冷量关系模型的风机盘管冷量计量方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：步骤1：根据风机盘管结构、风机盘管风速档位开关位置，确定风机盘管结构参数，送风量Gij，设定风机盘管供水温度tw1、室内空气温度状态(t1ij，dij)；步骤2：根据风机盘管结构及其在室内的分布情况，确定风机盘管内部阻力变化特性，得到在该种分布情况下风机盘的流量分配系数μij，进而根据总流量获得流过风机盘管的流量值qmij；步骤3：根据上述流过风机盘管的流量值qmij、风机盘管结构参数，确定风机盘管内表面热交换系数αnij；步骤4：根据风机盘管送风量Gij、风机盘管结构参数，确定风机盘管外表面热交换系数αwij；步骤5：根据步骤3得到的风机盘管内表面热交换系数αnij、步骤4得到的风机盘管外表面热交换系数αwij，确定风机盘管在干工况下的传热系数Kij；步骤6：根据室内空气状态(t1ij，dij)、假定风机盘管机器露点温度t3ij，确定风机盘管湿工况对应的干工况空气状态t'1ij；步骤7：根据步骤2得到的风机盘管供水流量qmij、步骤4得到的风机盘管外表面热交换系数αwij、步骤5得到的风机盘管传热系数Kij、风机盘管结构参数、送风量Gij，确定风机盘管所能提供的换热效率系数ε1ij、接触系数ε2ij；步骤8：根据上述风机盘管所能提供的接触系数ε2ij、步骤6得到的干工况状态t'1ij、机器露点温度t3ij，确定风机盘管进行空气处理所需要的换热效率系数ϵ1ij*;]]>步骤9：判断上述风机盘管进行空气处理所需要的换热效率系数与步骤7得到的风机盘管所能提供的换热效率系数ε1ij，若两者之差满足计算精度要求，则说明风机盘管机器露点温度t3ij假设正确，否则，重复步骤6；步骤10：根据能量守恒定律，确定风机盘管供冷量Qij及用户内所有风机盘管的总供冷量Qi。...

【技术特征摘要】
1.一种基于流量冷量关系模型的风机盘管冷量计量方法，其特征在于，该
方法包括下述步骤：
步骤1：根据风机盘管结构、风机盘管风速档位开关位置，确定风机盘管结
构参数，送风量Gij，设定风机盘管供水温度tw1、室内空气温度状态(t1ij，dij)；
步骤2：根据风机盘管结构及其在室内的分布情况，确定风机盘管内部阻力
变化特性，得到在该种分布情况下风机盘的流量分配系数μij，进而根据总流量
获得流过风机盘管的流量值qmij；
步骤3：根据上述流过风机盘管的流量值qmij、风机盘管结构参数，确定风
机盘管内表面热交换系数αnij；
步骤4：根据风机盘管送风量Gij、风机盘管结构参数，确定风机盘管外表面
热交换系数αwij；
步骤5：根据步骤3得到的风机盘管内表面热交换系数αnij、步骤4得到的
风机盘管外表面热交换系数αwij，确定风机盘管在干工况下的传热系数Kij；
步骤6：根据室内空气状态(t1ij，dij)、假定风机盘管机器露点温度t3ij，确
定风机盘管湿工况对应的干工况空气状态t'1ij；
步骤7：根据步骤2得到的风机盘管供水流量qmij、步骤4得到的风机盘管
外表面热交换系数αwij、步骤5得到的风机盘管传热系数Kij、风机盘管结构参数、
送风量Gij，确定风机盘管所能提供的换热效率系数ε1ij、接触系数ε2ij；
步骤8：根据上述风机盘管所能提供的接触系数ε2ij、步骤6得到的干工况
状态t'1ij、机器露点温度t3ij，确定风机盘管进行空气处理所需要的换热效率系数
ϵ1ij*;]]>步骤9：判断上述风机盘管进行空气处理所需要的换热效率系数与步骤7
得到的风机盘管所能提供的换热效率系数ε1ij，若两者之差满足计算精度要求，

\t则说明风机盘管机器露点温度t3ij假设正确，否则，重复步骤6；
步骤10：根据能量守恒定律，确定风机盘管供冷量Qij及用户内所有风机盘
管的总供冷量Qi。
2.根据权利要求1所述的基于流量冷量关系模型的风机盘管冷量计量方法，
其特征在于，所述步骤2根据总流量获得流过风机盘管的流量值qmij，按如下过
程进行：
(2a)根据风机盘管结构参数，确定风机盘管局部阻力系数ξij、风机盘管
换热盘管管径dnij；
(2b)根据上述风机盘管局部阻力系数ξij、风机盘管换热盘管管径dnij，根
据风机盘管之间串并联关系，得到风机盘管的流量分配系数μij；
见式：2.307νij0.25lijμij1.75qm0.25/dnij0.25+μij2∑ξij＝const
其中：Σj=1mμij=1;]]>νij为第(i，j)台风机盘管内流体的运动粘度系数，m2/s；
lij为第(i，j)台风机盘管换热盘管长度，m；
qm为流量表所测供水干管总流量值，kg/h；
(2c)根据上述各风机盘管的流量分配系数μij，得到流过风机盘管的流量
值qmij；
见式：qmij＝μijqm其中：qmij为流过第(i，j)台风机盘管的供水流量值，kg/h。
3.根据权利要求2所述的基于流量冷量关系模型的风机盘管冷量计量方法，
其特征在于，所述第(i，j)台风机盘管νij表示某层第i户第j台风机盘管，
1≤i≤n,1≤j≤m。
4.根据权利要求1所述的基于流量冷量关系模型的风机盘管冷量计量方法，
其特征在于，所述步骤3确定风机盘管内表面热交换系数αnij，按如下过程进行：
(3a)根据流过风机盘管的流量值qmij、风机盘管换热盘管管径dnij，由流速
流量之间的关系，确定风机盘管换热盘管内流体流速vij；
见式：vij=qmij900×πdnij2ρ]]>其中：900为换算系数；
ρ为流体密度，kg/m3；
dnij为第(i，j)台风机盘管换热盘管内径，m；
(3b)根据上述风机盘管换热盘管内流体流速vij，由雷诺数定义式，得到
盘管内流体的雷诺常数Reij；
见式：Refij=vijdnijvij]]>其中：vij为流过第(i，j)台风机盘管换热盘管的流体流速，m/s；
(3c)根据上述风机盘管换热盘管内流体的雷诺常数Reij，根据圆管内流体
流动准则方程，得到盘管内流体的努谢尔特数Nuij；
见式：Nuij=3.660.012(Refij0.87-280)Prfij0.4[1+(dnij/l)23]0.023Refij0.8Prfij0.3(PrfijPrwij)0.11]]>其中：Refij为第(i，j)台风机盘管换热盘管内流体雷诺数；
Prfij为第(i，j)台风机盘管换热盘管内流体普朗特数；
Prwij为第(i，j)台风机盘管管壁温度下普朗特数；
(dnij/l)2/3为修正盘管长度的影响；
(3d)根据上述风机盘管换热盘管内流体的努谢尔特数Nuij，根据对流换热

\t系数定义式，得到风机盘管内表面热交换系数αnij；
见式：αnij=Nuijλwijdnij]]>其中：Nuij为第(i，j)台风机盘管换热盘管内流体努谢尔特数；
λwij为第(i，j)台风机盘管换热盘管内流体导热系数，W/(mK)。
5.根据权利要求1所述的基于流量冷量关系模型的风机盘管冷量计量方法，
其特征在于，所述步骤4确定风机盘管外表面热交换系数αwij，按如下过程进行：
(4a)根据风机盘管送风量Gij、风机盘管结构参数，得到风机盘管最窄界
面处风速vmaxij；
见式：vmaxij＝s1ijsfijVyij/((s1ij-d0ij)(sfij-δfij))
其中：s1ij为第(i，j)台风机盘管换热盘管管中心距，m；
sfij为第(i，j)台风机盘管换热盘管肋间距，m；
Vyij为第(i，j)台风机盘管迎面风速，m/s；
d0ij为第(i，j)台风机盘管换热盘管管外径，m；
δfij为第(i，j)台风机盘管换热盘管肋片厚度，m；
(4b)根据上述风机盘管最窄界面处风速vmaxij，根据雷诺数定义式，得到风
机盘管风侧的雷诺数Reaij；
见式：Reaij=vmaxijdeqijvaij]]>其中：vmaxij为第(i，j)台风机盘管最窄界面处风速，m/s；
vaij为流过第(i，j)台风机盘管换热盘管空气运动粘度系数，m2/s；
deqij为当量直径，m；deqij=2(s1ij-d0ij)(sfij-δfij)(s1ij-d0ij)+(sfij-δfij);]]>(4c)根据上述风...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智伟，闫清，杨锋斌，闫增峰，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61