基于地板辐射供冷的建筑围护结构蓄放热特性研究

作     者：刘怀臣 

作者单位：山东建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张林华

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：蓄放热 温度 模拟 供水温度 供水流量 

摘      要：地板辐射空调系统是一种能耗低、舒适性强的空调系统形式,在越来越多的办公建筑中得到了应用,具有很好的发展前景。由于室外环境和室内热源处于动态变化之中,故而室内环境会随之产生变化,由于目前建筑围护结构多为钢筋混凝土结构,而混凝土属于重质材料,具有较强的蓄热性能,可以在一定程度上延迟和衰减扰量的影响。故而,充分研究地板辐射情况下,围护结构的蓄放热特性规律,对空调设计和运行管理均有一定的指导意义,有效降低能耗。本文首先从围护结构蓄放热原理进行研究,根据蓄放热影响因素,分别对气候条件、热阻和传热系数、蓄热系数、热惰性指标、衰减系数和延迟时间进行了详细的分析。将地板传热过程简化为一维传热过程,建立地板蓄放冷量过程中地板传热量和表面温度分布表达式,并且分析了外墙的稳态和非稳态传热过程。利用TRNSYS建立地板辐射空调系统运行模型,模拟建筑模型的夏季冷负荷和不同运行工况下室内温度、地板上表面温度、墙体和地板传热量以及墙体和地板蓄热量等数据,通过办公楼实测数据,验证模型的正确性。通过对比三个房间室内热环境变化情况,得出西外墙对室内热环境影响较大,东外墙影响不大,一号房间室内温度比二号房间高出2℃左右,地板上表面温度高出0.5℃左右,而三号房间基本变化不大。通过对比分析墙体内外壁面温度峰值和峰值出现时间,可以发现墙体对温度波具有一定的衰减和延迟作用,在4.2小节中分析,得出温度衰减13.95℃,延迟4个小时。通过模拟不同温度和不同供水流量下,室内热环境、墙体和地板的传热量和蓄热量,可以发现供水温度对室内热环境影响很大,在合理范围内,供水温度越低,盘管供冷量和地板向室内释冷量越多,而墙体和地板蓄冷量基本保持不变。而在一定范围内改变供水流量,对室内热环境影响、盘管供冷量、地板向室内释冷量和蓄冷量影响不大。故而,在使用调节流量的方式对地板辐射空调系统进行调控时,需要充分考虑调整流量范围对制冷效果的影响。在初始流量50%范围内进行流量调节,效果并不明显。模拟间歇运行情况,模式一空调开启时间为8：00-18：00,模式二空调开启时间为7：00-16：00,对比模式一和模式二控制策略下室内热环境、地板的传热量和蓄热量情况,模式二室内温度和地板上表面温度要高于模式一,大约高出0.5℃左右,地板向室内释冷量变化不大,地板蓄冷量分别在8：00、9：00、17：00、19：00达到蓄放热平衡状态,根据分析,模式二控制策略下,基本可以满足人们对室内环境的要求。