基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法与流程

1.本发明涉及一种基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法。


背景技术：

2.在公共建筑空调系统中，风机盘管是空调系统的主要末端换热设备，风机盘管在建筑室内环境营造过程中起到重要作用。风机盘管换热性能的评估、运行优化控制都离不开风机盘管换热模型，但是目前风机盘管的换热模型存在实验数据获取困难以及模型预测精度不足的问题，难以用于风机盘管换热性能评估、系统运行诊断及优化控制。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法。
4.为解决上述问题，本发明提供一种基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法，包括：
5.获取风机盘管的样本数据；
6.基于所述样本数据，建立风机盘管传热系数模型kf；
7.基于所述样本数据，建立风机盘管全热交换效率模型e
g
，并对模型进行修正，得到风机盘管全热交换效率修正模型e
g
′
；
8.建立风机盘管通用热交换效率模型e'；
9.根据风机盘管传热系数模型kf、风机盘管全热交换效率修正模型e
g
′
和风机盘管通用热交换效率模型e'，求解待计算的风机盘管性能参数。
10.进一步的，在上述方法中，所述样本数据包括：水量、风量、盘管进水温度、风机盘管进风干湿球温度、全热量和显热量。
11.进一步的，在上述方法中，所述风机盘管传热系数模型kf为：
[0012][0013]
其中，kf为传热系数与传热面积的乘积；ξ为析湿系数；v为风机盘管的风量，kg/s；w为风机盘管的水流量，kg/s；a、b、m、p和q为模型拟合系数。
[0014]
进一步的，在上述方法中，析湿系数ξ的表达式为：
[0015][0016]
其中，h1为风机盘管的进口空气的焓值，单位为kj；h2为风机盘管的出口空气的焓值，单位为kj；t1为进口空气的干球温度，单位为℃；t2为出口空气的干球温度，单位为℃；c
p
为空气比热，单位为kj/(kg
·
℃)。
[0017]
进一步的，在上述方法中，风机盘管全热交换效率模型e
g
为：
[0018][0019]
其中，e
g
为风机盘管的全热交换效率；γ为水当量数；ntu为传热单元数；t
w1
为风机盘管的进水温度，单位为℃；t1为进口空气的干球温度，单位为℃；t2为出口空气的干球温度，单位为℃。
[0020]
进一步的，在上述方法中，水当量数γ的表达式为：
[0021][0022]
其中，c
w
为水的比热容，kj/(kg
·
℃)。
[0023]
进一步的，在上述方法中，传热单元数ntu的表达式为：
[0024][0025]
进一步的，在上述方法中，风机盘管全热交换效率修正模型e
g
′
为：
[0026][0027]
其中，α＝kv
e
，α为修正系数；k、e为模型拟合系数。
[0028]
进一步的，在上述方法中，风机盘管通用热交换效率模型e'为：
[0029][0030]
其中，e
′
为风机盘管通用热交换效率；ρ1为空气密度，单位为kg/m3；c、n为模型拟合系数；t
s1
为进风湿球温度，单位为℃；t
s2
为出风湿球温度，单位为℃。
[0031]
进一步的，在上述方法中，根据风机盘管传热系数模型kf、风机盘管全热交换效率修正模型e
g
′
和风机盘管通用热交换效率模型e'，求解待计算的风机盘管的性能参数，包括：
[0032]
步骤s51，获取风机盘管进口空气的干球温度t1、进风湿球温度t
s1
、空气密度ρ1、进口空气的焓值h1、进水温度t
w1
、风量v和水流量w；
[0033]
步骤s52，假设出口空气的干球温度为t2；
[0034]
步骤s53，基于风机盘管通用热交换效率模型得出出风湿球温度t
s2
；
[0035]
步骤s54，计算风机盘管的出口空气的焓值h2，其中，h2＝0.0707t
s22
0.6452t
s2
16.18；
[0036]
步骤s55，基于风机盘管的全热量q＝v(h1‑
h2)＝wc
w
(t
w2
‑
t
w1
)，得出回水温度t
w2
；
[0037]
步骤s56，计算风机盘管析湿系数
[0038]
步骤s57，计算风机盘管传热系数与传热面积的乘积
[0039]
步骤s58，计算风机盘管的水当量数
[0040]
步骤s59，计算风机盘管的传热单元数
[0041]
步骤s60，计算修正系数α＝kv
e
；
[0042]
步骤s61，基于风机盘管修正的全热交换效率得出出口空气的干球温度t2′
；
[0043]
步骤s61，判断是否|t2‑
t2′
|＜δ，其中，δ为迭代计算允许误差，取δ＝0.1℃；
[0044]
若是，步骤s62，将当前的出口空气的干球温度t2′
、出风湿球温度t
s2
和回水温度t
w2
作为最终的计算结果；
[0045]
若否，重新转到步骤s52执行。
[0046]
与现有技术相比，本发明通过获取风机盘管的样本数据，基于所述样本数据，建立风机盘管传热系数模型kf；基于所述样本数据，建立风机盘管全热交换效率模型e
g
，并对模型进行修正，得到风机盘管全热交换效率修正模型e
g
′
；建立风机盘管通用热交换效率模型e'；根据风机盘管传热系数模型kf、风机盘管全热交换效率修正模型e
g
′
和风机盘管通用热交换效率模型e'，可求解待计算的风机盘管的性能参数。本发明降低了模型建立所需数据获取的难度，为本发明的推广实施应用提供了便利。同时，本发明提出风机盘管换热模型修正方法，有效提高了模型的预测精度，为对风机盘管换热性能准确评估、诊断及系统运行优化控制提供了可靠的模型方法理论基础。
附图说明
[0047]
图1为风机盘管性能参数计算流程；
[0048]
图2为模型修正前ygfc型风机盘管全热交换效率模型计算值与实际值对比；
[0049]
图3为模型修正后ygfc型风机盘管全热交换效率模型计算值与实际值对比；
[0050]
图4为模型修正前ygfc型风机盘管模型计算值与实际值对比(a)全热(b)显热(c)出水温度(d)出风温度；
[0051]
图5为模型修正后ygfc型风机盘管模型计算值与实际值对比(a)全热(b)显热(c)出水温度(d)出风温度；
[0052]
图6为模型修正前sgcr型风机盘管盘全热交换效率模型计算值与实际值对比；
[0053]
图7为模型修正后sgcr型风机盘管盘全热交换效率模型计算值与实际值对比；
[0054]
图8为模型修正前sgcr型风机盘管盘模型计算值与实际值对比(a)全热(b)显热(c)出水温度(d)出风温度；
[0055]
图9为模型修正后sgcr型风机盘管盘模型计算值与样本值对比(a)全热(b)显热(c)出水温度(d)出风温度。
具体实施方式
[0056]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0057]
如图1所示，本发明提供一种基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法，包括：
[0058]
步骤s1，获取风机盘管的样本数据；
[0059]
在此，所述样本数据可以是风机盘管厂家的样本数据，也可以是风机盘管实际运行测试的数据；
[0060]
步骤s2，基于所述样本数据，建立风机盘管传热系数模型kf；
[0061]
步骤s3，基于所述样本数据，建立风机盘管全热交换效率模型e
g
，并对模型进行修正，得到风机盘管全热交换效率修正模型e
g
′
；
[0062]
步骤s4，建立风机盘管通用热交换效率模型e'；
[0063]
步骤s5，根据风机盘管传热系数模型kf、风机盘管全热交换效率修正模型e
g
′
和风机盘管通用热交换效率模型e'，求解待计算的风机盘管的性能参数。
[0064]
在此，本发明涉及的风机盘管数据可以是生产厂家提供的产品性能测试样本数据，降低了模型建立所需数据获取的难度，为本发明的推广实施应用提供了便利。本发明提出风机盘管换热模型修正方法，有效提高了模型的预测精度，为对风机盘管换热性能准确评估、诊断及系统运行优化控制提供了可靠的模型方法理论基础。
[0065]
本发明的基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法一实施例中，所述样本数据包括：水量、风量、盘管进水温度、风机盘管进风干湿球温度、全热量和显热量。
[0066]
本发明的基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法一实施例中，所述风机盘管传热系数模型kf为：
[0067][0068]
其中，kf为传热系数与传热面积的乘积；ξ为析湿系数；v为风机盘管的风量，单位为kg/s；w为风机盘管的水流量，单位为kg/s；a、b、m、p和q为模型拟合系数。
[0069]
本发明的基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法一实施例中，析湿系数ξ的表达式为：
[0070][0071]
其中，h1为风机盘管的进口空气的焓值，单位为kj；h2为风机盘管的出口空气的焓值，单位为kj；t1为进口空气的干球温度，单位为℃；t2为出口空气的干球温度，单位为℃；c
p
为空气比热，单位为kj/(kg
·
℃)。
[0072]
本发明的基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法一实施例中，风机盘管全热交换效率模型e
g
为：
[0073][0074]
其中，e
g
为风机盘管的全热交换效率；γ为水当量数；ntu为传热单元数；t
w1
为风机
盘管的进水温度，单位为℃；t1为进口空气的干球温度，单位为℃；t2为出口空气的干球温度，单位为℃。
[0075]
本发明的基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法一实施例中，水当量数γ的表达式为：
[0076][0077]
其中，c
w
为水的比热容，单位为kj/(kg
·
℃)。
[0078]
本发明的基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法一实施例中，传热单元数ntu的表达式为：
[0079][0080]
本发明的基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法一实施例中，风机盘管全热交换效率修正模型e
g
′
为：
[0081][0082]
其中，α＝kv
e
，α为修正系数；k、e为模型拟合系数。
[0083]
本发明的基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法一实施例中，风机盘管通用热交换效率模型e'为：
[0084][0085]
其中，e
′
为风机盘管通用热交换效率；ρ1为空气密度，kg/m3；c、n为模型拟合系数；t
s1
为进风湿球温度，单位为℃；t
s2
为出风湿球温度，单位为℃。
[0086]
如图1所示，本发明的基于样本数据的风机盘管换热模型构建及修正方法一实施例中，步骤s5，根据风机盘管传热系数模型kf、风机盘管全热交换效率修正模型e
g
′
和风机盘管通用热交换效率模型e'，求解待计算的风机盘管的性能参数，包括：
[0087]
步骤s51，获取风机盘管的进口空气的干球温度t1、进风湿球温度t
s1
、空气密度ρ1、进口空气的焓值h1、进水温度t
w1
、风量v和水流量w；
[0088]
步骤s52，假设出口空气的干球温度为t2；
[0089]
步骤s53，基于风机盘管通用热交换效率模型得出出风湿球温度t
s2
；
[0090]
步骤s54，计算风机盘管的出口空气的焓值h2，其中，h2＝0.0707t
s22
0.6452t
s2
16.18；
[0091]
步骤s55，基于风机盘管的全热量q＝v(h1‑
h2)＝wc
w
(t
w2
‑
t
w1
)，得出回水温度t
w2
；
[0092]
步骤s56，计算风机盘管的析湿系数
[0093]
步骤s57，计算风机盘管的传热系数与传热面积的乘积
[0094]
步骤s58，计算风机盘管的水当量数
[0095]
步骤s59，计算风机盘管的传热单元数
[0096]
步骤s60，计算修正系数α＝kv
e
；
[0097]
步骤s61，基于风机盘管的修正的全热交换效率得出出口空气的干球温度t2’
；
[0098]
步骤s61，判断是否|t2‑
t2′
|＜δ，其中，δ为迭代计算允许误差，取δ＝0.1℃；
[0099]
若是，步骤s62，将当前的出口空气的干球温度t2′
、出风湿球温度t
s2
和回水温度t
w2
作为最终的计算结果；
[0100]
若否，重新转到步骤s52执行。
[0101]
在此，本步骤中，根据所述的风机盘管换热模型及已知的风机盘管运行参数如风机盘管进风干湿球温度、风量、水量、进水温度，求解计算盘管换热量、出水温度、出风温度等性能参数。
[0102]
以下结合具体实施例对本发明的效果进行进一步描述说明，分别选择了两个厂家的风机盘管样本数据来验证本发明。
[0103]
实施例一：
[0104]
风机盘管型号：ygfc03cc3s；额定供冷量：3.26kw
[0105]
根据本发明上述的模型建立及修正方法，对风机盘管换热模型进行验证。图2为模型修正前ygfc03cc3s风机盘管全热交换效率模型计算值与实际值的对比，计算值的平均误差为21.83％。
[0106]
图3为模型修正后风机盘管全热交换效率模型计算值的平均误差为3.31％。
[0107]
图4为ygfc03cc3s风机盘管模型修正前计算值(全热、显热、盘管出水温度、出风温度)与厂家实际测试值的对比，模型计算值全热的平均误差为14.92％，显热的平均误差为9.39％，出水温度计算值的平均误差为6.44％，出风温度计算值的平均误差为9.47％。
[0108]
图5为对换热模型进行修正后风机盘管的模型计算值(全热、显热、盘管出水温度、出风温度)与实际值的对比，模型计算值全热的平均误差为4.18％，显热的平均误差为2.88％，出水温度计算值的平均误差为1.75％，出风温度计算值的平均误差为2.45％。
[0109]
表1为针对ygfc03cc3s风机盘管，模型修正前后相关模型计算值的误差对比，可以看出，根据本发明的风机盘管模型修正方法，模型计算值的预测精度得到了大幅度提高。
[0110]
表1ygfc03cc3s风机盘管换热模型修正前后预测误差对比
[0111][0112]
实施例二：
[0113]
风机盘管型号：sgcr
‑
300；额定供冷量：2.91kw
[0114]
根据本发明上述的模型建立及修正方法，对风机盘管换热模型进行验证。
[0115]
图6为模型修正前sgcr
‑
300风机盘管全热交换效率模型计算值与实际值的对比，计算值的平均误差为11.62％。
[0116]
图7为模型修正后风机盘管全热交换效率模型计算值的平均误差为2.94％。
[0117]
图8为sgcr
‑
300风机盘管模型修正前计算值(全热、显热、盘管出水温度、出风温度)与厂家实际测试值的对比，模型计算值全热的平均误差为13.33％，显热的平均误差为7.54％，出水温度计算值的平均误差为6.34％，出风温度计算值的平均误差为6.51％。
[0118]
图9为对换热模型进行修正后风机盘管的模型计算值(全热、显热、盘管出水温度、出风温度)与实际值的对比，模型计算值全热的平均误差为7.16％，显热的平均误差为2.71％，出水温度计算值的平均误差为3.03％，出风温度计算值的平均误差为2.15％。
[0119]
表2为针对sgcr
‑
300风机盘管，模型修正前后相关模型计算值的误差对比，可以看出，根据本发明的风机盘管模型修正方法，模型计算值的预测精度得到了大幅度提高。
[0120]
表2sgcr
‑
300风机盘管换热模型修正前后预测误差对比
[0121][0122]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0123]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0124]
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。