本发明涉及辐射空调系统，尤其涉及一种防结露辐射空调系统及其智能控制方法。
背景技术：
1、辐射供冷技术具有广泛的应用前景，是一种供冷与热舒适的解决方案，辐射供冷技术目前面临供冷表面结露和单位供冷能力受限的问题，供冷能力受到环境露点温度的制约，这在一定程度上制约了其大规模推广和应用。
2、针对以上问题，可以利用具有高红外透过率的材料将辐射供冷板表面与室内热湿空气进行物理隔离，避免辐射供冷板表面结露风险的同时仍可保持辐射供冷板与室内人员间有效的辐射换热。
3、常规辐射供冷系统采用“辐射供冷末端+独立新风系统”的设计，为避免辐射供冷末端结露通常利用15℃高温冷水作为冷源，而独立新风系统承担室内湿负荷需要利用7℃低温冷水进行除湿，因而需要设置两套冷水机组系统以满足这两种不同的冷冻水温度需求，系统的复杂性和成本较高。
4、另一方面，由于辐射供冷技术主要依赖于辐射供冷板表面的辐射换热，具有较慢的响应速度，比如辐射供冷板内的冷却介质(如水)通过辐射供冷板表面向室内空间释放冷量，这一过程受到室内温度分布等多种因素的影响，由于辐射供冷传热原理固有的热惰性，在室内工况发生快速变化，如人员数量大幅增减时，室内负荷会迅速增加或者减少，使得辐射供冷末端难以迅速响应负荷变化，从而影响到室内人员的热舒适体验。
技术实现思路
1、针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种防结露辐射空调系统及其智能控制方法，一方面通过允许低于环境露点的辐射供冷温度，在消除结露风险的同时有效增强了辐射末端的单位面积供冷能力，另一方面能够在室内人员状态发生变化时快速满足人员的热舒适需求，为用户提供更加舒适、健康的室内环境。解决了现有由于辐射供冷末端的热惰性导致难以迅速响应负荷变化而影响人员热舒适体验的技术问题。
2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种智能控制方法，应用于防结露辐射空调系统，所述防结露辐射空调系统包括防结露辐射空调设备和室内状态参数监测设备，所述防结露辐射空调设备包括防结露辐射供冷设备和新风设备，所述防结露辐射供冷设备包括辐射供冷板和红外透明材料层，所述红外透明材料层与所述辐射供冷板相背的一面为空气接触面，所述红外透明材料层的空气接触面与所述辐射供冷板之间设有密闭隔层，所述密闭隔层内部为真空或干燥气体填充的密闭隔层，所述室内状态参数监测设备包括红外热成像仪和温湿度传感器，所述红外热成像仪用于实时采集室内图像温度数据，所述温湿度传感器用于实时采集室内空气温度ta和相对湿度rh，所述智能控制方法包括在开启所述防结露辐射供冷设备后进行以下热舒适导向的智能控制步骤：
4、步骤s1、获取室内图像温度数据、室内空气温度ta和相对湿度rh，对室内图像温度数据进行预处理，设定人体表面温度参照区间，对覆盖人员活动区域的室内图像温度数据的像素温度矩阵进行逐个矩阵元素判断，当矩阵元素的温度值处于人体表面温度参照区间时，将此矩阵元素归集到人体表面温度数据集，计算人体表面温度数据集中的矩阵元素均值，并储存为人体表面温度tob；
5、步骤s2、根据室内图像温度数据对室内活动人员进行计数，得到室内活动人数n；根据室内图像温度数据和室内活动人数n计算红外透明材料层的空气接触面温度tm；根据室内空气温度ta和相对湿度rh计算输出室内实时露点温度td；根据室内活动人数n计算室内人员所需最小新风量q；
6、步骤s3、结露风险判断：判断空气接触面温度tm是否大于室内实时露点端值，所述室内实时露点端值为室内实时露点温度td加余量值σ：若是，则跳转至步骤s4；若否，则控制所述新风设备的新风量调节至最高档位，并跳转至步骤s1；
7、步骤s4、根据室内图像温度数据、室内空气温度ta和相对湿度rh计算当前室内状态参数下的人体pmv值，并判断pmv值是否大于第一阈值：
8、若是，则进一步计算人体表面温度数据集中大于人体表面温度tob的矩阵元素的数量占人体表面温度数据集中所有矩阵元素的数量的占比，并判断占比是否大于第二阈值：若占比大于第二阈值，则控制所述新风设备的新风量调节至最高档位，结束当前控制动作流程，并跳转至步骤s1；若占比小于或等于第二阈值，则控制所述新风设备的新风量调节至与室内人员所需最小新风量q对应档位，同时控制所述辐射供冷板的供冷量增大，结束当前控制动作流程，并跳转至步骤s1；
9、若否，则控制所述新风设备的新风量调节至与室内人员所需最小新风量q对应档位，并进一步判断pmv值是否小于第三阈值：若pmv值小于第三阈值，则控制所述辐射供冷板的供冷量减小，并跳转至步骤s1；若pmv值大于或等于第三阈值，则跳转至步骤s1。
10、更进一步说明，所述步骤s1对室内图像温度数据进行预处理还包括：
11、设定辐射供冷板表面温度参照区间、外墙内表面温度参照区间和内墙及其他表面温度参照区间；
12、对避开人员活动区域的室内图像温度数据的像素温度矩阵进行逐个矩阵元素判断，当矩阵元素的温度值处于外墙内表面温度参照区间内时，将此矩阵元素归集到外墙内表面温度数据集；当矩阵元素的温度值处于内墙及其他表面温度参照区间内时，将此矩阵元素归集到内墙及其他表面温度数据集；当矩阵元素的温度值处于辐射供冷板表面温度参照区间内时，将此矩阵元素归集到辐射供冷板表面温度数据集。
13、更进一步说明，对室内图像温度数据进行预处理时，还包括以下步骤：
14、对室内图像温度数据的像素温度矩阵进行逐个矩阵元素判断，当矩阵元素的温度值超出预设的人体表面温度参照区间、辐射供冷板表面温度参照区间、外墙内表面温度参照区间和内墙及其他表面温度参照区间时，将此矩阵元素标记为异常温度点；
15、统计被标记为异常温度点矩阵元素数量占室内图像温度数据的全部矩阵元素数量的占比值，设置异常温度点的占比上限阈值a，当异常温度点的占比值小于预设的占比上限阈值a时，将被标记为异常温度点的矩阵元素作为异常数据剔除；当异常温度点的占比值大于等于预设的占比上限阈值a时，发出红外热成像仪检测异常警告。
16、更进一步说明，所述步骤s2中，根据人体表面温度数据集，在覆盖房间出入通道区域的室内图像温度数据中的门位置的坐标处设置计数线，设定垂直于所述计数线的两条相反向量分别表示人员出门和人员进门的计数方向，提取连续帧数下的人体表面温度数据集及对应的坐标集合，对比坐标集合的偏移程度并与预设的向量方向进行比较，记录向量方向所代表的人员出门行为和人员进门行为进而累积计数，得到所述室内活动人数n。
17、更进一步说明，所述步骤s2中，根据室内图像温度数据和室内活动人数n计算空气接触面温度tm的方法如下：
18、计算辐射供冷板表面温度数据集中的矩阵元素均值，并储存为辐射供冷板表面温度trc；
19、计算外墙内表面温度数据集中的矩阵元素均值，并储存为tr_out；
20、计算内墙及其他表面温度数据集中的矩阵元素均值，并储存为tr_in；
21、按照以下公式计算得到室内环境的平均辐射温度
22、
23、其中，ain为室内内墙及其他表面面积，aout为室内外墙面积，ac为辐射供冷板的表面面积；
24、按照以下公式计算得到室内有人员活动时的等效非供冷表面平均辐射温度
25、
26、其中，aob为室内人员有效辐射面积，计算公式为：
27、aob＝ah×n-fd×ah×(n-1)；
28、其中，ah为单人有效辐射面积，ah取值为1.49m2；n为室内活动人数；fd为遮挡系数，fd取值为0.48；
29、根据等效非供冷表面平均辐射温度和辐射供冷板表面温度tr_c按照以下公式计算得到所述红外透明材料层的空气接触面温度tm：
30、
31、其中，tm为红外透明材料层的空气接触面的热力学温度，tm＝tm+273.15，tr_c为辐射供冷板表面的热力学温度，tr_c＝tr_c+273.15；fz为综合辐射传热系数，fz取值为1.1；fm为半透明介质的辐射传热系数，与红外透明材料层的热辐射参数有关，当红外透明材料层的透过率为0.9时，fm取值为0.67，当红外透明材料层的透过率为0.85时，fm取值为0.36，当红外透明材料层的透过率为0.8时，fm取值为0.25，当红外透明材料层的透过率为0.7时，fm取值为0.15。
32、更进一步说明，所述智能控制方法还包括在开启所述防结露辐射供冷设备之前进行室内预除湿的步骤：
33、根据所述室内空气温度ta和所述相对湿度rh计算输出室内初始露点温度td0；
34、设定安全温度上限值tm0，判断室内初始露点温度td0是否小于安全温度上限值tm0：
35、若是，则控制所述防结露辐射供冷设备开启；
36、若否，则控制所述新风设备的新风量调节至最高档位，直至室内实时露点温度td小于安全温度上限值tm0时，则控制所述防结露辐射供冷设备开启。
37、更进一步说明，在所述步骤s2中，以及所述室内预除湿的步骤中，根据所述室内空气温度ta和所述相对湿度rh，通过焓湿图工具输出室内实时露点温度td和室内初始露点温度td0。
38、更进一步说明，所述步骤s4中，根据所述室内环境的平均辐射温度人体表面温度tob、室内空气温度ta和相对湿度rh计算当前室内状态参数下的人体pmv值，热舒适pmv评价模型函数映射为：pmv＝f(人体新陈代谢率m，人体表面温度tob，室内空气温度ta，相对湿度rh，室内环境的平均辐射温度)。
39、更进一步说明，所述步骤s2中，根据所述室内活动人数n计算室内人员所需最小新风量q的公式如下：
40、q＝q×n；
41、其中，q为室内每人所需最小新风量，对于办公室q取值为30m3/(h·人)，对于会议室q取值为11～14m3/(h·人)，对于教室q取值为22～28m3/(h·人)。
42、一种防结露辐射空调系统，包括防结露辐射空调设备、室内状态参数监测设备和控制系统，所述防结露辐射空调设备包括防结露辐射供冷设备和新风设备，所述防结露辐射供冷设备包括辐射供冷板和红外透明材料层，所述红外透明材料层与所述辐射供冷板相背的一面为空气接触面，所述红外透明材料层的空气接触面与所述辐射供冷板之间设有密闭隔层，所述密闭隔层内部为真空或干燥气体填充的密闭隔层；
43、所述室内状态参数监测设备包括红外热成像仪和温湿度传感器，所述红外热成像仪用于实时采集室内图像温度数据，所述温湿度传感器用于实时采集室内空气温度ta和相对湿度rh；
44、所述控制系统用于执行所述的智能控制方法的步骤，所述控制系统包括计算处理模块和空调控制模块，所述计算处理模块包括预处理单元、温度统计单元、人员计数单元、pmv计算模型和综合传热模型；
45、所述预处理单元用于获取室内图像温度数据，对室内图像温度数据进行预处理，设定人体表面温度参照区间，对覆盖人员活动区域的室内图像温度数据的像素温度矩阵进行逐个矩阵元素判断，当矩阵元素的温度值处于人体表面温度参照区间时，将此矩阵元素归集到人体表面温度数据集；
46、所述人员计数单元用于根据室内图像温度数据对室内活动人员进行计数，得到室内活动人数n，且用于根据室内活动人数n计算室内人员所需最小新风量q；
47、所述温度统计单元用于计算人体表面温度数据集中的矩阵元素均值，并储存为人体表面温度tob；
48、所述pmv计算模型用于根据室内图像温度数据、室内空气温度ta和相对湿度rh计算当前室内状态参数下的人体pmv值；
49、所述综合传热模型用于根据室内图像温度数据和室内活动人数n计算红外透明材料层的空气接触面温度tm，且用于获取室内空气温度ta和相对湿度rh，根据室内空气温度ta和相对湿度rh计算输出室内实时露点温度td；
50、所述空调控制模块用于根据所述计算处理模块计算处理的参数在开启所述防结露辐射供冷设备后进行以下热舒适导向的智能控制步骤：
51、结露风险判断：所述空调控制模块用于判断空气接触面温度tm是否大于室内实时露点端值，所述室内实时露点端值为室内实时露点温度td加余量值σ：
52、若否，则所述空调控制模块用于控制所述新风设备的新风量调节至最高档位，并用于根据所述计算处理模块实时计算处理的参数触发下一轮的智能控制步骤；
53、若是，则所述空调控制模块用于判断pmv值是否大于第一阈值：
54、若pmv值大于第一阈值，则所述空调控制模块用于进一步计算人体表面温度数据集中大于人体表面温度tob的矩阵元素的数量占人体表面温度数据集中所有矩阵元素的数量的占比，并用于判断占比是否大于第二阈值：若占比小于或等于第二阈值，则所述空调控制模块用于控制所述新风设备的新风量调节至与室内人员所需最小新风量q对应档位，同时控制所述辐射供冷板的供冷量增大，结束当前控制动作流程，并用于根据所述计算处理模块实时计算处理的参数触发下一轮的智能控制步骤；若占比大于第二阈值，则所述空调控制模块用于控制所述新风设备的新风量调节至最高档位，结束当前控制动作流程，并用于根据所述计算处理模块实时计算处理的参数触发下一轮的智能控制步骤；
55、若pmv值小于等于第一阈值，则所述空调控制模块用于控制所述新风设备的新风量调节至与室内人员所需最小新风量q对应档位，并用于进一步判断pmv值是否小于第三阈值：若pmv值小于第三阈值，则所述空调控制模块用于控制所述辐射供冷板的供冷量减小，并用于根据所述计算处理模块实时计算处理的参数触发下一轮的智能控制步骤；若pmv值大于等于第三阈值，则所述空调控制模块用于根据所述计算处理模块实时计算处理的参数触发下一轮的智能控制步骤。
56、与现有技术相比，本发明的实施例具有以下有益效果：
57、上述防结露辐射空调系统及其智能控制方法，一方面通过允许低于环境露点的辐射供冷温度，在消除结露风险的同时有效增强了辐射末端的单位面积供冷能力，另一方面能够在室内人员状态发生变化时快速满足人员的热舒适需求。解决了现有由于辐射供冷末端的热惰性导致难以迅速响应负荷变化而影响人员热舒适体验的技术问题，同时实现了辐射供冷末端与独立新风系统可利用相同温度的冷冻水，即使用同一套冷水机组，简化系统节省成本，并且为用户提供更加舒适、健康的室内环境。
1.一种智能控制方法，应用于防结露辐射空调系统，所述防结露辐射空调系统包括防结露辐射空调设备和室内状态参数监测设备，所述防结露辐射空调设备包括防结露辐射供冷设备和新风设备，所述防结露辐射供冷设备包括辐射供冷板和红外透明材料层，所述红外透明材料层与所述辐射供冷板相背的一面为空气接触面，所述红外透明材料层的空气接触面与所述辐射供冷板之间设有密闭隔层，所述密闭隔层内部为真空或干燥气体填充的密闭隔层，其特征在于，所述室内状态参数监测设备包括红外热成像仪和温湿度传感器，所述红外热成像仪用于实时采集室内图像温度数据，所述温湿度传感器用于实时采集室内空气温度ta和相对湿度rh，所述智能控制方法包括在开启所述防结露辐射供冷设备后进行以下热舒适导向的智能控制步骤：
2.根据权利要求1所述的智能控制方法，其特征在于，所述步骤s1对室内图像温度数据进行预处理还包括：
3.根据权利要求2所述的智能控制方法，其特征在于，对室内图像温度数据进行预处理时，还包括以下步骤：
4.根据权利要求2所述的智能控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，根据人体表面温度数据集，在覆盖房间出入通道区域的室内图像温度数据中的门位置的坐标处设置计数线，设定垂直于所述计数线的两条相反向量分别表示人员出门和人员进门的计数方向，提取连续帧数下的人体表面温度数据集及对应的坐标集合，对比坐标集合的偏移程度并与预设的向量方向进行比较，记录向量方向所代表的人员出门行为和人员进门行为进而累积计数，得到所述室内活动人数n。
5.根据权利要求4所述的智能控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，根据室内图像温度数据和室内活动人数n计算空气接触面温度tm的方法如下：
6.根据权利要求5所述的智能控制方法，其特征在于，所述智能控制方法还包括在开启所述防结露辐射供冷设备之前进行室内预除湿的步骤：
7.根据权利要求6所述的智能控制方法，其特征在于，在所述步骤s2中，以及所述室内预除湿的步骤中，根据所述室内空气温度ta和所述相对湿度rh，通过焓湿图工具输出室内实时露点温度td和室内初始露点温度td0。
8.根据权利要求5所述的智能控制方法，其特征在于，所述步骤s4中，根据所述室内环境的平均辐射温度人体表面温度tob、室内空气温度ta和相对湿度rh计算当前室内状态参数下的人体pmv值，热舒适pmv评价模型函数映射为：pmv＝f(人体新陈代谢率m，人体表面温度tob，室内空气温度ta，相对湿度rh，室内环境的平均辐射温度)。
9.根据权利要求1所述的智能控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，根据所述室内活动人数n计算室内人员所需最小新风量q的公式如下：
10.一种防结露辐射空调系统，其特征在于，包括防结露辐射空调设备、室内状态参数监测设备和控制系统，所述防结露辐射空调设备包括防结露辐射供冷设备和新风设备，所述防结露辐射供冷设备包括辐射供冷板和红外透明材料层，所述红外透明材料层与所述辐射供冷板相背的一面为空气接触面，所述红外透明材料层的空气接触面与所述辐射供冷板之间设有密闭隔层，所述密闭隔层内部为真空或干燥气体填充的密闭隔层；
