住宅建筑间歇辐射供冷下建筑负荷特性研究

发布时间：2020-05-25 21:38

【摘要】：内嵌管式围护结构辐射供冷系统又称TABS系统(Thermally activated building system),因其供水管道内嵌于混凝土结构层内,也被称为混凝土辐射板供冷系统。这种独特的系统形式使得混凝土结构层可以作为供冷末端向室内释放冷量。通过改变埋管中冷冻水的温度和流量可以调节混凝土楼板的温度,从而实现对室内热环境变化的响应以满足舒适度需求,由于该系统具有舒适性高及节能性好等优点,其在实际工程中的应用也日益广泛。在进行空调负荷计算时,准确定义冷负荷是十分重要的。由于内嵌管式围护结构辐射供冷系统具有四个传热过程,其负荷可分为水侧冷负荷与供冷表面冷负荷,这使得其冷负荷区别于空气系统冷负荷,本文即利用能耗模拟软件分析辐射供冷系统水侧冷负荷与表面冷负荷的差异。本文以典型住宅建筑为研究对象,利用EnergyPlus能耗模拟软件搭建内嵌管式围护结构辐射供冷系统,通过模拟计算,研究夏季典型设计日供冷系统间歇运行时房间动态热过程,以及连续供冷和间歇供冷时室内负荷形成的物理过程;研究供冷系统连续运行及间歇运行时的负荷特性,并分析每种工况下表面冷负荷与水侧冷负荷的关系,同时比较两种工况下表面冷负荷和水侧冷负荷的差异,并对内嵌管式围护结构辐射供冷系统间歇运行时冷负荷的影响因素进行敏感性分析。针对上述研究内容,本文主要做了以下工作:(1)介绍内嵌管式围护结构辐射供冷系统,分析其冷负荷与得热的关系,并给出其表面冷负荷与水侧冷负荷的计算公式。(2)阐述了内嵌管式围护结构辐射供冷系统的四个基本传热过程,并分析了水侧传热与供冷表面传热原理的不同。(3)针对典型住宅建筑,利用EnergyPlus能耗模拟软件搭建内嵌管式围护结构辐射供冷系统,通过模拟计算,分析其在连续运行工况和间歇运行工况下负荷形成的物理过程及负荷特性,并比较两种工况下表面负荷及水侧负荷的差异。(4)针对内嵌管式围护结构辐射供冷系统,研究了定流量系统与变流量系统及分阶段变流量控制方案负荷特性的差异,并从传热过程上进行分析。(5)针对内嵌管式围护结构辐射供冷系统的负荷特性影响因素进行敏感性分析,研究供冷时长、供冷时间分布、遮阳系数、供冷构件蓄热性能以及家具蓄热能力等对辐射供冷系统间歇运行时负荷特性的影响。(6)将辐射供冷系统连续运行与间歇运行两种工况下表面冷负荷与空气系统进行比较。研究成果主要有:(1)由于混凝土结构层的蓄热特性,内嵌管式围护结构辐射供冷系统间歇运行时,水侧峰值冷负荷高出表面峰值冷负荷161.46%,表面峰值冷负荷较水侧峰值冷负荷存在滞后和衰减现象,连续运行工况下负荷差异小于间歇运行工况。(2)辐射供冷系统22:00-6:00间歇运行工况下,18:00-22:00时段墙体向室内传热量大于供冷表面释冷量,形成附加冷负荷,这是间歇运行与连续运行的主要区别之一。(3)对于定流量系统间歇运行存在水侧峰值冷负荷较大的问题,采用变流量系统与分阶段变流量系统均能在一定程度上削减水侧峰值冷负荷,分阶段变流量系统效果更为显著。(4)通过分析不同影响因素对间歇运行负荷特性的影响发现,供冷时长和供冷构件蓄热性能对间歇运行负荷特性影响较为显著,而供冷时间分布、遮阳系数及家具蓄热能力对间歇运行负荷特性影响较小。(5)与空气系统相比,辐射系统连续运行和间歇运行表面冷负荷均大于空气系统连续运行冷负荷。
【图文】：

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长安大学硕士学位论文第二章内嵌管式围护结构辐射供冷系统介绍2.1 辐射供冷系统分类辐射供冷系统是指通过降低室内一个或多个表面的温度，形成冷辐射表面，冷辐射表面以辐射换热和对流换热的方式向室内供冷的系统[26]。其中，冷辐射表面与热源、人体表面、室内设备表面及围护结构内表面之间的换热方式为辐射换热，而对流换热通常出现于冷辐射表面与室内空气之间，具体如图 2.1 所示。

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图 2.2 辐射供冷系统末端形式本章主要介绍三种辐射型末端供冷系统，即金属辐射板供冷系统、毛细管辐射统和混凝土辐射板供冷系统。金属辐射板供冷系统金属辐射板是一种应用十分广泛的辐射供冷系统末端，它通常都是做成模板的一般为 0.6m，长度约 0.6~3.7m，厚度在 0.7~2cm 之间[29]。在实际应用中，尺据实际情况略做调整，如图 2.3 所示。辐射板面板通常采用铝制成，水路可以以并联，通常为减少能耗，还会在辐射板外添加保温层。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU831.2

【参考文献】