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混凝土辐射顶板供冷能力的实验及模拟研究

混凝土辐射顶板供冷能力的实验及模拟研究

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作者：潘楚阳湖南大学

学位级别：硕士

与传统的空调系统相比,顶板辐射空调系统不仅具有良好的节能效果,而且也能保持较高的室内舒适性和清洁卫生性。同时,在混凝土辐射供冷系统中,供水管道直接与混凝土楼板接触或埋于楼板内部,建筑楼板作为末端直接参与到辐射空调系统的传... 详细信息

与传统的空调系统相比,顶板辐射空调系统不仅具有良好的节能效果,而且也能保持较高的室内舒适性和清洁卫生性。同时,在混凝土辐射供冷系统中,供水管道直接与混凝土楼板接触或埋于楼板内部,建筑楼板作为末端直接参与到辐射空调系统的传热过程中。因此,对混凝土辐射顶板的传热特性及供冷能力的研究,已经受到了越来越多学者的关注。本文以实验室搭建的混凝土顶板辐射供冷系统实验平台为基础,研究分析了顶板辐射系统在夏季供冷工况下的顶板内部、顶板表面的温度分布和顶板的换热量以及不同实验工况对顶板换热特性和供冷能力的影响。本文首先对辐射系统的发展历史和基本类型进行介绍,并对目前国内外学者对辐射系统的研究及优化进行了总结。结合辐射板的结构特点并借鉴RC(热容热阻网络法)简化传热模型的研究成果,根据楼板的几何参数及热工参数建立了混凝土辐射板二维稳态的RC简化传热模型,对混凝土辐射板内部传热情况进行计算分析,得到测点处的温度值;分析不同供水温度、埋管间距情况下,冷顶板表面的温度分布情况及供冷能力。并根据混凝土顶板辐射供冷系统实验平台在四种不同供回水温度、埋管间距、室内空气温度及流量工况下的实测数据,验证传热模型的计算精度。经过实验验证,RC简化传热模型对板内温度的平均计算误差在3%左右,最大误差不超过10%;混凝土辐射冷顶板的辐射换热量占总换热量的75%以上。文章最后使用Fluent软件模拟研究了不同供水温度、埋管间距、埋管深度和埋管管径对顶板内部和表面的温度分布以及顶板供冷能力的影响规律,计算、总结出了常见工况下混凝土辐射顶板的参考供冷量。同时,通过对采用辐射顶板房间内部空气分布的模拟研究发现,当房间内温度达到稳定时,房间上、下部空气温差在3℃左右,工作区温度梯度较小,人体头部与脚踝之间的温差在1℃以内,房间整体的热舒适性较高。

关键词：混凝土辐射顶板 RC简化传热模型稳态传热温度分布供冷能力 CFD模拟

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