毛细吸液芯辐射换热板的性能试验研究

摘要

随着能源问题的日益突出和人们对室内环境的舒适性提出的越来越高的要求，研发出一种节能环保的舒适性空调势在必行。本论文提出了一种新型的空调末端换热设备——毛细吸液芯辐射换热板，结合冷热源实现冬季采暖和夏季供冷，满足人们健康性和舒适性的要求，产生优越的节能效果。
　　毛细吸液芯辐射换热板的内填充物是由石膏和少量的柠檬酸钾配制而成。不同的方式配制石膏(CaSO4·2H2O)会影响其垂直吸水高度h、在水平状态下的输水速度u、孔隙率η及平均孔隙半径等物理性质，加入少量柠檬酸钾配制时，会大大改善这些物理性质：垂直吸水高度、水平输水速度及孔隙率可分别达到：120㎝、4.2㎜/min及69.4％.石膏孔隙率的增加促使其毛细抽吸力增加，流体工质在毛细抽吸力的作用下就会迅速流过石膏，而石膏就会变成一条均匀的毛细通道。本文研究将这种高孔隙率的石膏选作毛细吸液芯辐射板的吸液芯材料，通入冷热水或者其他制冷介质，作为空调系统的末端装置，把冷量或者热量主要以辐射的形式送到建筑空间，实现空间内温度降低或者升高。
　　通过改变吸液芯材料为平均孔隙半径r=0.015mm，孔隙率55.3%的石膏的毛细吸液芯换热板的表面发射率(低发射率0.23，高发射率0.95)，及进口冷水温度（7℃—18℃），使室内温度维持在恒温27℃（±1℃），计算出单位面积辐射换热板的制冷量，并通过实验对辐射换热板的阻力和循环水的水质进行分析。
　　实验结果表明在高发射率条件下，毛细吸液芯换热板的制冷量满足常规辐射空调要求，与蛇形辐射换热管相比初投资成本减少了80%，制冷量增加了20%～30%。毛细吸液芯辐射空调系统在长时间运行后，循环水中的钙离子含量基本维持不变，确保了辐射板的使用寿命。水在毛细吸液芯辐射换热板中的流动阻力比蛇形辐射换热板小20%～30%，而且散热均匀性更加优越，舒适性更好。
　　如果结合低品位能源使用，毛细吸液芯辐射式空调系统要比传统风机盘管空调系统更加节能。所以此空调系统能够给人们创造了更加节能舒适环境，将成为未来建筑节能的一种有效的形式，逐步被世人所接受。

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1 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 辐射式空调系统简介

1.3 国内外辐射式空调系统的研究与应用的现状

1.4 本文主要研究内容

2 毛细吸液芯辐射换热板吸液芯材料的性能实验研究

2.1 毛细吸液芯辐射换热板的研发技术基础

2.2 毛细吸液芯材料的确定

2.3 毛细吸液芯材料石膏物理性质实验测试方法

2.4毛细吸液芯材料石膏物理性质试验测试结果分析

2.5 柠檬酸钾对石膏物理性质影响的机理

2.6 本章小结

3 毛细吸液芯辐射换热板的结构和实验系统设计

3.1 毛细吸液芯辐射换热板的结构设计

3.2 毛细吸液芯辐射换热板实验系统简介

3.3 毛细吸液芯辐射换热板与模型空间的辐射换热及误差分析

3.4 毛细吸液芯辐射换热板性能测试实验过程及操作

3.5 本章小结

4 毛细吸液芯辐射换热板实验研究

4.1 毛细吸液芯辐射换热板传热性能试验结果分析

4.2 毛细吸液芯辐射换热板舒适性能试验结果分析

4.3 毛细吸液芯辐射板实验模型空间温度和流场数值模拟分析

4.4 毛细吸液芯辐射空调系统循环水水质和水系统阻力测试

4.5 本章小结

5 毛细吸液芯辐射空调系统的应用研究分析

5.1 各种空调系统末端形式成本及性能比较分析

5.2 毛细吸液芯辐射空调系统节能性分析

5.3 毛细吸液芯辐射热泵空调系统的优点

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录