申请/专利权人：安徽理工大学

申请日：2023-07-05

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN117113624B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;F24F11/88;G06F17/16;G06F113/08;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2023.12.12#实质审查的生效;2023.11.24#公开

摘要：本发明涉及制冷领域，尤其涉及一种室内制冷方案设计方法和系统。本发明结合温度仿真模型和多个工况样本，考虑到房间的各个工况和降温时间需求，从而结合信息样本对不同的制冷方案配置进行仿真测试，以筛选可满足各个工况需求的制冷方案。本发明中根据降温时间、所需总制冷量等明确参数选择用于配置制冷方案的信息样本，可精确配置制冷方案，保证房间冷量供应能力，避免制冷方案的功率浪费。

主权项：1.一种室内制冷方案设计方法，用于选择制冷机和配置制冷机台数；其特征在于，包括以下步骤：S1、构建温度仿真模型，所述温度仿真模型用于根据输入参数获取室内空气温度降低至室内所需温度的时间，即仿真降温时间；温度仿真模型的输入参数包括环境参数、制冷机名称和数量；S2、构建Mg个工况样本，工况样本包括室内所需温度T1,y、降温时间vy和环境参数，降温时间vy即为室内温度从室外空气温度Toa降低至T1,y所需时间；y表示工况样本序号，1≦y≦Mg；S3、从工况样本中选择最恶劣样本，最恶劣样本满足以下条件FA和FB；FA：室内所需温度T1,y为所有工况样本中室内所需温度T1,y的最小值；FB：满足FA的情况下，室外空气温度Toa为满足FA的工况样本中室外空气温度Toa的最大值；S4、计算最恶劣样本的所需总制冷量Qall；S5、建立制冷方案的信息样本，信息样本包括制冷机名称、单台制冷量函数关系式、单台功率函数关系式和制冷机数量NL；单台制冷量函数关系式为单台制冷机的制冷量与室外空气温度、室内空气温度以及换热器制冷介质流量FLy的函数关系式，单台功率函数关系式为单台制冷机的功率与室外空气温度、室内空气温度以及换热器制冷介质流量FLy的函数关系式；信息样本满足约束条件：NL×Qe,LQall且NL-1×Qe,LQall，Qe,L为单台制冷机在最恶劣样本下的制冷量；单台制冷量函数关系式和单台功率函数关系式为制冷机的固有属性；S6、针对各信息样本，结合温度仿真模型计算工况样本的仿真降温时间；定义使得每一个工况样本对应的仿真降温时间均小于对应的降温时间的信息样本为筛选对象，判断信息样本中是否存在筛选对象；否，则将每一个信息样本中的制冷机数量加1，再循环本步骤S6；是，从筛选对象中选择目标样本作为最终的制冷方案；温度仿真模型包括输入端、温度模型和输出端；输入端用于获取输入参数并输入温度模型；输出端用于输出仿真降温时间；令n’-1时刻上的室内空气温度为Tian’-1，n’-1时刻上第r个实体结构在其一维导热方向上第nr个节点的温度为Tr,nrn’-1；令n’时刻上的室内空气温度为Tian’，n’时刻上第r个实体结构在其一维导热方向上第nr个节点的温度为Tr,nrn’；n’初始值为n0，n0为设定值，表示温度迭代的起始时刻；室内空气温度和实体结构上各节点温度的初始值均为室外空气温度Toa；即n’＝n0时，n’-1时刻室内空气温度和n’-1时刻各实体结构上每一个节点的温度均为室外空气温度Toa；温度模型用于结合输入参数以及Tian’-1、{Tr,nrn’-1}1≦r≦R,1≦nr≦Nr计算Tian’和{Tr,nrn’}1≦r≦R,1≦nr≦Nr；当温度模型计算获得的Tian’大于设定的室内所需温度，则将n’更新为n’+1，温度模型结合输入参数和温度模型计算的Tian’-1和{Tr,nrn’-1}1≦r≦R,1≦nr≦Nr计算Tian’和{Tr,nrn’}1≦r≦R,1≦nr≦Nr；当温度模型计算获得的Tian’小于或者等于设定的室内所需温度，则输出端获取Tian’，输出端结合n’计算仿真降温时间，仿真降温时间为n’-n0×Δt；温度模型为：TM＝YM-1BMTM、YM和BM均为矩阵，上标-1为矩阵的逆；TM＝[Tia,T1,T2,...,Tr,...,TR-1,TR]TTia为室内空气温度；Tr为第r个实体结构的过渡矩阵参数，R为实体结构的数量，1≤r≤R；Tr＝Tr,1,Tr,2,…,Tr,nr,…,Tr,Nr-1,Tr,NrTTr,nr为第r个实体结构在其一维导热方向上的第nr个节点的温度，第一个节点指的是实体结构与室内空气接触表面上的节点，第Nr个节点为第r个实体结构在其一维导热方向上远离室内空气一端的节点；Nr为第r个实体结构在其一维导热方向上的节点总数，1≤nr≤Nr；上标T为矩阵转置；Tia和Tr,nr均为待求解量；BM＝[B,b1,b2,...,br,...,bR-1,bR]T KL＝La×Δpm3600×ρoa×coaB和KL均为过渡项，ρia和cia分别为室内空气的密度和比热容，Via为室内空气容积，Δt为时间步长，NL为制冷机的数量；Tia0为室内空气的上一时刻温度，f’Tia0为fTia0对Tia0的一阶导数，f为单台制冷机的制冷量Qe,s和Tia之间的函数关系，即Qe,s＝fTia，f为制冷机的固有属性；Toa为室外空气温度，Pi为室内热源的功率之和；Is,g为室内空气所获得的透过第g个窗户的太阳直射辐射辐照度，Ag为第g个窗户面积，G为窗户数量；fTia0为根据函数关系f获得的室内温度Tia0对应的单台制冷机的制冷量；La、Δp和m分别为漏风系数、室内外空气压差和漏风指数；ρoa为室外空气的密度，coa为室外空气的比热容；br＝br,1,br,2,…,br,nr,…,br,Nr-1,br,NrTbr为第r个实体结构的过渡矩阵参数；br,nr为第r个实体结构在其一维导热方向上的第nr个节点的参数项； 其中，0...0表示省略项均为0；令为矩阵YM的第行第列的元素，当时，YM1,1＝Cia；当时，当时，当且时，当且时，Cia为室内空气参数计算值； hia为室内空气的换热系数；Ar为第r个实体结构与室内空气接触的面积；Hr和Cr均为第r个实体结构的过渡矩阵参数Hr＝[-hia,0,...,0]T，Hr共有Nr-1个“0”；Cr＝[-hiaAr,0,...,0]，Cr共有Nr-1个“0”；令Tr,nr0为第r个实体结构在其一维导热方向上的第nr个节点在上一时刻的温度，Tia0和Tr,nr0均为已知量；Tsa和hsa分别为实体结构在其一维导热方向上远离室内空气的一端的环境的温度和换热系数；ρr,nr和cr,nr分别为第r个实体结构在其一维导热方向的第nr个节点处的密度和比热容；λr,nr为第r个实体结构在其一维导热方向上第nr个节点处的热导率，λr,nr+1为第r个实体结构在其一维导热方向上第nr+1个节点处的热导率，λr,nr-1为第r个实体结构在其一维导热方向上第nr-1个节点处的热导率；Δxr为第r个实体结构在其一维导热方向上的节点间距；定义过渡参数ar,nr,p、ar,nr+1、ar,nr-1和ar,nr,p’：nr＝1时：ar,nr,p＝ar,nr+1+ar,nr,p’+hia；ar,nr+1＝λr,nr+1Δxr；ar,nr,p’＝ρr,nr×cr,nr×Δxr2Δt；br,nr＝ar,nr,p’×Tr,nr0；2≤nr≤Nr-1时：ar,nr,p＝ar,nr+1+ar,nr-1+ar,nr,p’；ar,nr+1＝λr,nr+1Δxr；ar,nr-1＝λr,nr-1Δxr；ar,nr,p’＝ρr,nr×cr,nr×ΔxrΔt；br,nr＝ar,nr,p’×Tr,nr0；nr＝Nr时：ar,nr,p＝ar,nr-1+ar,nr,p’+hsa；ar,nr-1＝λr,nr-1Δxr；ar,nr,p’＝ρr,nr×cr,nr×Δxr2Δt；br,nr＝ar,nr,p’×Tr,nr0+hsaTsaZr为第r个实体结构的相关矩阵： 令Zrnr,ur为矩阵Zr的第nr行第ur列的元素，1≤nr≤Nr，1≤ur≤Nr；则：当nr＝ur，Zrnr,ur＝ar,nr,p；当ur＝nr+1，Zrnr,ur＝-ar,nr+1；当ur＝nr-1，Zrnr,ur＝-ar,nr-1；当urnr+1，或者urnr-1，则Zrnr,ur＝0。

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百度查询： 安徽理工大学 一种室内制冷方案设计方法和系统

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