基于定形相变材料的地板辐射空调采暖房间热性能研究

发布时间：2019-09-09 06:29

【摘要】：如何推进建筑节能,推广可再生能源应用,实现生态城市发展,已经成为近年来建筑界一直在探索的课题。利用现有科学技术减少化石能源消耗,采用低品位能源替代现有的高品位能源,使能源供应满足经济发展的需求,这就需要低能耗建筑来实现。利用相变材料相变过程中能吸收或释放大量能量的特性,应用到建筑中可以转移负荷,降低室内温度波动,提高舒适度；还可以解决太阳能集热采暖系统的蓄能问题,使太阳能成为连续、稳定的能源。本文对太阳能建筑与相变储能结合应用技术进行了归纳,对各种应用技术的优势与使用效果进行了分析总结,提出了基于定形相变材料的地板辐射空调采暖模式及具体实验方案。利用低能耗围护结构结合被动式采暖建筑布局搭建太阳房,结合了多种节能技术应用模式：在冬季,以太阳能低温热水作为热源,利用地板结构层中的定形相变材料蓄热,构建主动式太阳能热水地板采暖系统；在夏季,根据夜间天空背景辐射制冷的理论,利用辐射制冷装置制取高温冷水实现地板辐射供冷；另外,还采用机械通风的方式进行夜间通风冷却。基于定形相变材料的地板辐射空调采暖模式全年运行测试结果表明：相变蓄能地板采暖房间的室温波动较干式地板室温波动减小了3.5℃,室内最低温度较干式地板房间提高了2-3℃,相变材料的利用率达到了73.2%,由40%的聚乙烯与60%的石蜡通过100μm厚的铝板封装复合而成的定形相变材料在太阳能供热采暖系统中较好的发挥了作用,总体来说实现了转移负荷,提高室内舒适度的目的。夜间辐射供冷系统供冷能力最大达到16W/m2,证明了根据夜间天空背景辐射理论运用流动介质进行换热制冷的可行性。利用Solidification/melting模型设置,在合理简化之后建立的二维相变地板传热模型,较真实的模拟出了相变储能热水采暖地板的蓄放热过程,相变材料持续放热期间,地板表面的平均温度能达到20℃。相变蓄能技术结合到低能耗建筑中应用,可以弥补建筑采暖过程中太阳能利用的不足,提高了建筑物舒适度,改善建筑能源消耗结构。多种节能技术相结合的被动式房屋的实践为我国北方地区实现高舒适低能耗建筑提供了一条新的发展思路。
【图文】：

集热蓄热墙

按照太阳热量进入建筑的方式，被动式太阳能采暖可分为两大类即直接受益式和逡逑间接受益式。直接受益式是太阳福射直接穿过建筑物的透光面进入室内；间接受益式是通逡逑过一个接受部件集取太阳热量，再通过热能传输，间接加热房间空气（如图２．２，邋２．３）；间逡逑接受益的这种接受部件实际上是建筑组成的一部分或在屋面或在墙面，而太阳福射能在接逡逑受部件中转换成热能再经由不同传热方式对建筑供暖。逡逑Ｙｙ＾／／／／／嘴／々／Ｗ々／７？／／／／洰／／／／入逦Ｉ逦逦逡逑阳光逡逑阳化逡逑＾邋Ｉ邋＿Ｊ＿逡逑图２．２附加ｍ光间逦图２．３集热蓄热墙逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ邋ｓｕｎ邋ｒｏｏｍ逦Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｃｏｌｌｅｃ化ｒ邋ｗａｌｌ逡逑在太阳能采暖方面被动式太阳房是研究和应用最广泛的，但是彼动式太阳能的取暖对逡逑建筑的要求较高，对于普通建筑一般采用主动式太阳能采暖。逡逑２N４地板箱射采暖／供冷逡逑２．１．４．１地板福射采暖逡逑地板福射采暖是Ｗ温度不高于６（ＴＣ的热水，在埋置于地板下的盘管系统内循环流动，逡逑加热整个地板，，通过地面均匀地向室内福射散热的一种供暖方式。逡逑地板福射采暖并不神秘，早在公元前１３００年，王耳其王族的宫殿中就有了地板福射逡逑采暖的维形，公元前８０年著名的古罗马浴室中地板福射采暖Ｗ邋＂火地＂的形式出现ｔｗ，逡逑

场分布,敷设方式,低温热水,地板

根据实际工程的需要，低温热水地板福射采暖加热盘管的敷设方式多种多样，但其敷逡逑设的原则有两个：一是尽可能使室内温度场分布均匀；二是简单便于施工。最为常用的布逡逑置方式有两种ＷＳｌ：回折型（旋转型）与平行型（Ｓ型），如图２．４所示。逡逑婍W逡逑图２．４低温热水地板福射采暖常用的敷设方式逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｌａｙｉｎｇ邋ｍｅｔｈｏｄｓ邋ｏｆ邋ｌｏｗ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｈｏｔ邋ｗａｔｅｒ邋ｎ0ｏｒ邋ｈｅａｔｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑回折型敷设方式施王时较平行型复杂，施工时取整个盘管的中必位置，按设计从中必逡逑
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU832;TB34

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