住宅建筑内嵌管式围护结构辐射供冷系统间歇调控及优化

发布时间：2020-11-19 23:44

　　 辐射供冷系统形式多样,本文研究内嵌管式围护结构辐射供冷系统,该系统又可称为“热激活建筑系统”(Thermally activated building system),其结构形式是在建筑初期把供冷管道预埋在混凝土板中,混凝土作为冷量的载体参与房间热过程,即整个混凝土围护结构作为空调系统的辐射末端对房间热环境进行调节。该系统具有较高舒适性和节能潜力,目前已受到国内外越来越多研究者的关注。由于混凝土材质自身的物理性质,混凝土具有较大的热惰性(又称热惯性),而这种热惰性在内嵌管式围护结构辐射供冷系统中可表现出冷延迟特性,即供冷系统开启与房间热环境响应存在一个时间差。因此内嵌管式围护结构辐射供冷系统在控制方式上不同于传统对流式空调系统,混凝土存在蓄热效应,使调控难度大大增加。但同时也为该系统的调控策略提供了新思路,为间歇调控提供了可能。实际工程应用中为了避免房间湿度过大出现冷板结露现象,给系统带来不安全因素,辐射供冷系统往往与置换通风系统相结合使用。本课题针对住宅建筑,研究内嵌管式围护结构辐射供冷系统间歇调控控制策略的优化。鉴于内嵌管式围护结构辐射供冷系统的结构形式及自身所具有的特性,首先对该系统进行简要概述。为制定合理的间歇供冷调控方案,本文以TRNSYS为模拟平台,以典型住宅建筑三室两厅两卫为研究对象,采用内嵌管式围护结构辐射供冷+置换通风的复合式系统,根据住宅建筑人员作息时间规律表,对房间热扰因素进行设置。通过计算机模拟分析在外扰、内扰及间歇供冷三重扰动下房间热环境动态响应情况,以舒适性和能耗为衡量标准,为寻求能耗最低和舒适性最优双目标优化评价方法,本课题引入能耗指标a和不满意指标b,即寻求能耗指标a和不满意指标b最小时的最佳工况点,分析在不同的供冷时长及供冷时间分布下房间热过程,最终确定最优的间歇供冷方案。研究结果表明:(1)混凝土蓄热效应的存在使该系统在住宅建筑中也可采用间歇调控策略,在满足房间热舒适性及系统安全性的基础上,实现峰值负荷转移和利用波谷电价的目的;(2)本文权衡房间舒适性和能耗两项指标给出了西安地区住宅建筑内嵌管式围护结构辐射供冷系统间歇运行时的2种供冷时长方案,分别为6小时(18:00-0:00)和8小时(18:00-2:00);(3)在房间热过程方面,间歇供冷和外扰因素对供冷构件热流密度影响较大,而内扰因素影响并不明显。在相同的供冷时长下,采用不同的供冷时间分布即通过泵的启停时间控制,可以强化混凝土与室内换热,使储存在混凝土中的冷量得到有效释放,通过比较分析,得出适用于住宅建筑的最佳供冷时间分布方案;(4)在相同供冷时长不同供冷时间分布的情况下,并不是泵启停越频繁内嵌管所携带冷量就会越大,具体工况应具体分析;(5)模拟期间,非供冷围护结构热流密度始终为负值表明向室内传热,而供冷构件的热流密度始终为正值表明向室内供冷,热流密度正负表示热流的传递方向。室内负荷增大时,供冷围护结构会通过释放更多冷量在一定程度上平抑室内温度波动。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU831
【部分图文】：

图 2.1 主动式冷梁示意图 图 2.2 被动式冷梁示意图图 2.3 常见的几种金属辐射板示意图 图 2.4 冷却格栅示意图2.2 内嵌管式围护结构辐射供冷系统介绍

长安大学硕士学位论文12图 2.1 主动式冷梁示意图 图 2.2 被动式冷梁示意图图 2.3 常见的几种金属辐射板示意图 图 2.4 冷却格栅示意图2.2 内嵌管式围护结构辐射供冷系统介绍内嵌管式围护结构辐射供冷系统，又称 TABS（Thermally activated building system）系统。如图 2.5 所示，混凝土预制辐射供冷板是将特制的塑料管（一般采用聚丁烯管材）在楼板浇筑前按照一定的排列方式固定在钢丝网上，楼板浇筑后形成“水泥核心”结构[46]，让内嵌供冷管道的混凝土围护结构作为供冷空调末端参与房间热过程，该系统可增大与房间辐射换热面。混凝土辐射供冷系统通常采用高温冷水（16-20℃）进行供冷，混凝土辐射供冷系统单位面积供冷能力一般为 30-45W/m2[47]。

图 2.3 常见的几种金属辐射板示意图 图 2.4 冷却格栅示意图2.2 内嵌管式围护结构辐射供冷系统介绍内嵌管式围护结构辐射供冷系统，又称 TABS（Thermally activated building 系统。如图 2.5 所示，混凝土预制辐射供冷板是将特制的塑料管（一般采用聚丁烯在楼板浇筑前按照一定的排列方式固定在钢丝网上，楼板浇筑后形成“水泥核心[46]，让内嵌供冷管道的混凝土围护结构作为供冷空调末端参与房间热过程，该系大与房间辐射换热面。混凝土辐射供冷系统通常采用高温冷水（16-20℃）进行混凝土辐射供冷系统单位面积供冷能力一般为 30-45W/m2[47]。
【参考文献】

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本文编号：2890608