一种室内建筑冷水置换通风系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术属于室内制冷技术领域，具体公开了一种室内建筑冷水置换通风系统及控制方法，该室内建筑沿室内墙体四周预设有相互贯通的气流通道，在气流通道的下方开有气流出口，气流出口处设有可移动挡板；该系统包括通风组件和用于制备冷冻水的冷水机组，通风组件包括在气流通道顶部盘旋安装的冷水盘管，以及在室内设置的温度传感器、速度传感器和控制器，速度传感器设置在气流出口处；冷水盘管一端通过冷冻水阀门与冷水机组的排水口连接，另一端与冷水机组的进水口连接；温度传感器、速度传感器、冷冻水阀门及可移动挡板均与控制器连接，控制器用于控制冷冻水阀门和可移动挡板的开口大小。节省房间上部空间，可有效保证通风效率和人体热舒适。

【技术实现步骤摘要】
一种室内建筑冷水置换通风系统及其控制方法
本专利技术属于室内制冷
，具体涉及一种室内建筑冷水置换通风系统及其控制方法。
技术介绍
在现代生活中，室内空调环境变得越来越重要。传统的混合送风已经很难满足人们对热舒适和对室内空气品质的需求。最有效的办法就是快速的排出室内污染物及负荷，尽可能的将新鲜空气直接送给人。置换通风与混合送风相比，具有更高的通风效率，在工作区具有更好的空气品质，能有效满足人体热舒适。因此，在目前的空调系统中，置换通风得到了广泛的应用。现有的置换通风系统中，经过空调机组处理后的风是由动力设备提供动力，经由送风管道送入室内末端，产生了很大的风机能耗，在管路较长的时候，动力设备消耗的电能往往非常巨大，无论是初投资还是运行费用都比较高。另一方面，风机往往会带来一定的噪声，这一点在风机靠近人体时显现的特别明显。同时，已有的置换通风送风方式一直伴随着送风温差和送风量难以设计的问题，若送风温差小，则需增大送风量，从而增加了散流器的数量和大小，设备投资加大，散流器难以布置；若送风温差大，送风温度必然降低，头足温差过大不利于人体热舒适。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种室内建筑冷水置换通风系统及其控制方法，无需吊顶，节省房间上部空间，可有效保证通风效率、房间内工作区的空气品质和人体热舒适。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种室内建筑冷水置换通风系统，该室内建筑沿室内墙体四周预设有相互贯通的气流通道，在气流通道的下方开有气流出口，气流出口处设有可移动挡板；该系统包括通风组件和用于制备冷冻水的冷水机组，通风组件包括在气流通道顶部盘旋安装的冷水盘管，以及在室内设置的温度传感器、速度传感器和控制器；速度传感器设置在气流出口处；冷水盘管一端通过冷冻水阀门与冷水机组的排水口连接，另一端与冷水机组的进水口连接；温度传感器、速度传感器和冷冻水阀门均与控制器连接，可移动挡板通过驱动机构与控制器连接，控制器用于控制冷冻水阀门和可移动挡板的开口大小。进一步，冷水机组设置在机房内，冷水机组与水源连接。进一步，气流通道由墙体和垂直于地面设置的隔板形成，隔板围绕墙体内侧设置，隔板与墙体存在间距。进一步，驱动机构包括电机和丝杠螺母机构，在隔板与地面接触的一侧设有供可移动挡板滑动的导轨，可移动挡板一侧通过丝杠螺母机构连接电机，电机与控制器连接；当导轨横向设置时，可移动挡板横向位移，气流出口处高度不变，宽度变化，气体出流面积改变。进一步，当某一侧隔板开有窗户时，该隔板下方不设置气流出口。进一步，在隔板与墙体相对的内侧设有保温层。进一步，气流通道宽度为10cm；温度传感器设置在气流出口处和距离地面0.6m处。进一步，在墙体与隔板的上部设有若干个水管吊架，水管吊架用于放置冷水盘管。本专利技术还公开了所述室内建筑冷水置换通风系统的控制方法，包括以下步骤：步骤一、在控制器上设定初始温度T0和冷水初始流量Q0，速度传感器测得初始气流开口处气流平均速度V0，温度传感器测得室内温度为T1，控制器计算温差ΔT，ΔT＝T1-T0；步骤二：控制器通过ΔT、冷水初始流量Q0和初始气流开口处气流平均速度V0计算出需要调节的冷冻水流量、可移动挡板的位移，控制器根据计算出的结果来控制阀门调整冷却水的流量，同时控制可移动挡板的位移调整气流开口处的开口大小。进一步，步骤二具体为：若ΔT＞0，控制器发出信号，调节冷冻水阀门，增大冷冻水流量，此时冷冻水流量由Q0调节至Q0′，房间h高处的温度由T1′变为T1″，温差变化ΔT空＝T1″-T1′，冷冻水所需调节量由下式确定：式中，cp水为冷冻水定压比热，ρ水为冷冻水密度，ΔT水为冷冻水供回水温差，V0为初始气流开口处气流平均速度，cp空为空气定压比热，ρ空为空气密度，L1为初始气流出口宽度，H为气流出口高度，ΔT空为温差变化；其中气流开口宽度变化量由下式确定：式中，ΔL为气流开口宽度变化量，Th为h高处的温度，T出为气流出口处的温度；若ΔT＜0，控制器发出信号，调节冷冻水阀门，减小冷却水流量，此时冷却水流量由QO调节至Q0″，房间h高处的温度由T1′变为T1″′，温差变化ΔT空′＝T1″′-T1′，冷冻水所需调节量由下式确定：式中，cp水为冷冻水定压比热，ρ水为冷冻水密度，ΔT水为冷冻水供回水温差，V0为初始气流出口处的速度，cp空为空气定压比热，ρ空为空气密度，L1为初始气流出口宽度，H为气流出口高度，ΔT空′为温差变化；其中气流开口宽度变化量由下式确定：式中，ΔL为气流开口宽度变化量，Th为h高处的温度，T出为气流出口处的温度。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术提供了一种室内建筑冷水置换通风系统，冷水盘管环绕布置在房间上部且靠近四面墙体，直接暴露于空气中，与上部热空气对流换热，不需要吊顶。在房间内和气流通道内的压差作用下，热空气不断地向冷水盘管处汇集，热空气被冷却后密度增大，在气流通道内由于重力作用下沉，最后从下部气流开口处流出，在地面形成空气湖，冷空气随人体及其他热源产生的热羽流上升，温度升高后再次被房间上部的冷水盘管冷却，完成一个重力循环。此送风方式能保证人体呼吸区的空气品质，减少了新鲜冷空气在到达地面前与室内热空气的混合，与管路较长的全空气系统相比，避免了管路温升引起的能源浪费，同时下部气流开口大小可根据房间负荷变化自由调节。安装时，在室内设有温度传感器、速度传感器和控制器，温度传感器、速度传感器、阀门和可移动挡板均与控制器连接，控制器控制阀门调整冷却水的流量，同时控制可移动挡板的位移调整气流开口处的开口大小，可以做到实时调节室内的温度，满足用户的需求。进一步，当某一侧隔板开有窗户时，该隔板下方不设置气流出口，是为了避免冷空气直接被外窗引入的太阳辐射照热从而造成不必要的能源浪费，靠近外窗侧的隔板环绕外窗布置，在外窗侧被冷却的空气下沉至其余开口处流出。进一步，在隔板与墙体相对的内侧设有保温层，避免与被冷却后的空气直接接触时温度太低而结露，同时减小冷空气在隔板通道内的温升。进一步，气流通道宽度设计为10cm，这是为了避免宽度太小不能使冷气流有效流入通道内；宽度太大占用房间空间且易在隔板通道内形成速度非常低的死区。附图说明图1为本专利技术的室内建筑冷水置换通风系统的结构示意图；图2为本专利技术的置换通风原理示意图；图3为本专利技术的外墙侧隔板布置示意图；图4为水管吊架的结构示意图；图5为本专利技术的实验一Z＝1.5m处截面温度分布云图；图6为本专利技术的实验一Z＝1.5m处截面速度分布云图；图7为本专利技术的实验二Z＝1.5m处截面温度分布云图；图8为本专利技术的实验二Z＝1.5m处截面速度分布云图；图9为本专利技术的实验三Z＝1.5m处截面温度分布云图；图10为本专利技术的实验三Z＝1.5m处截面速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室内建筑冷水置换通风系统，其特征在于，该室内建筑沿室内墙体四周预设有相互贯通的气流通道，在气流通道的下方开有气流出口(10)，气流出口(10)处设有可移动挡板；该系统包括通风组件和用于制备冷冻水的冷水机组，通风组件包括在气流通道顶部盘旋安装的冷水盘管(9)，以及在室内设置的温度传感器、速度传感器和控制器；速度传感器设置在气流出口(10)处；/n冷水盘管(9)一端通过冷冻水阀门与冷水机组的排水口连接，另一端与冷水机组的进水口连接；/n温度传感器、速度传感器和冷冻水阀门均与控制器连接，可移动挡板通过驱动机构与控制器连接，控制器用于控制冷冻水阀门和可移动挡板的开口大小。/n

【技术特征摘要】
1.一种室内建筑冷水置换通风系统，其特征在于，该室内建筑沿室内墙体四周预设有相互贯通的气流通道，在气流通道的下方开有气流出口(10)，气流出口(10)处设有可移动挡板；该系统包括通风组件和用于制备冷冻水的冷水机组，通风组件包括在气流通道顶部盘旋安装的冷水盘管(9)，以及在室内设置的温度传感器、速度传感器和控制器；速度传感器设置在气流出口(10)处；
冷水盘管(9)一端通过冷冻水阀门与冷水机组的排水口连接，另一端与冷水机组的进水口连接；
温度传感器、速度传感器和冷冻水阀门均与控制器连接，可移动挡板通过驱动机构与控制器连接，控制器用于控制冷冻水阀门和可移动挡板的开口大小。


2.根据权利要求1所述的一种室内建筑冷水置换通风系统，其特征在于，冷水机组设置在机房内，冷水机组与水源连接。


3.根据权利要求1所述的一种室内建筑冷水置换通风系统，其特征在于，气流通道由墙体和垂直于地面设置的隔板形成，隔板围绕墙体内侧设置，隔板与墙体存在间距。


4.根据权利要求3所述的一种室内建筑冷水置换通风系统，其特征在于，驱动机构包括电机和丝杠螺母机构，在隔板与地面接触的一侧设有供可移动挡板滑动的导轨，可移动挡板一侧通过丝杠螺母机构连接电机，电机与控制器连接；
当导轨横向设置时，可移动挡板横向位移，气流出口(10)处高度不变，宽度变化，气体出流面积改变。


5.根据权利要求3所述的一种室内建筑冷水置换通风系统，其特征在于，当某一侧隔板开有窗户(14)时，该隔板下方不设置气流出口(10)。


6.根据权利要求3所述的一种室内建筑冷水置换通风系统，其特征在于，在隔板与墙体相对的内侧设有保温层。


7.根据权利要求1所述的一种室内建筑冷水置换通风系统，其特征在于，气流通道宽度为10cm；
温度传感器设置在气流出口(10)处和距离地面0.6m处。


8.根据权利要求1所述的一种室内建筑冷水置换通风系统，其特征在于，在墙体与隔板的上部设有若干个水管吊架(16)，水管吊架(16)用于放置冷水盘管(9)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，苏伟，杨长青，尹海国，高然，李安桂，
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