基于热管的空调系统在近零能耗建筑中的应用研究

摘要

低能耗建筑乃至近零能耗建筑是未来建筑研究和发展的方向，空调系统的节能降耗势在必行。针对这一问题，结合实际的近零能耗示范项目，提出了一种高效节能的空调系统，该系统综合利用太阳能和地热能，通过辐射末端向室内供冷供热，采用热管埋地作为辅助。
　　结合PMV-PPD评价指标研究了室内各状态下的舒适性问题。结果表明夏季室内设计温度提高到28℃，冬季室内设计温度降低至18℃，仍能满足人体舒适性要求，为低温供暖、高温供冷提供了理论参考。
　　运用FLUENT模拟软件研究了该空调系统地源侧采用热管供热的可行性的问题，对比分析了埋管采用无机超导热管、传统热管和普通金属杆三种方案的运行效果。结果表明三种方案分别将室内温度升高了12℃、8℃和1℃，无机超导热管和传统热管都有较好的效果。
　　利用eQUEST模拟软件和夹点技术研究了该空调系统应用于某近零能耗建筑示范项目的能耗和换热网络优化等问题。结果表明该项目年供暖量为13.41kWh/(m2·a)，年供冷量为14.10kWh/(m2·a)，符合能耗控制指标要求;空调房间温度可全年满足要求;能源系统中可再生能源占比在80％-90％之间，电力消耗占比在20％-10％之间;换热网络冬季工况需外界补充11.42kW热量;冷热物流复合温焓线温差大于夹点温差，换热网络需要优化。
　　研究成果表明，该空调系统在近零能耗建筑中的运用具有可行性。本文对近零能耗建筑空调系统节能设计提供一定的参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本课题的研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究内容和方法

第2章 近零能耗建筑空调系统

2．1 辐射空调系统

2．1．1 辐射末端

2．1．2 溶液除湿新风机组

2．2 可再生能源利用

2．2．1 太阳能利用

2．2．2 地热能利用

2．3 近零能耗建筑空调系统的提出

2．3．1 近零能耗建筑研究项目

2．3．2 空调系统原理

2．3．3 空调系统运行策略

2．3．4 室内舒适度分析

2．4 本章小结

第3章 空调系统地埋热管的数值模拟

3．1 热管的工作原理及特点

3．1．1 传统热管的工作原理

3．1．2 传统热管的特点

3．1．3 无机超导热管的工作原理

3．1．4 无机超导热管的技术特点

3．2 CFD数值模拟方法

3．2．1 CFD介绍与相关软件

3．2．2 CFD软件结构

3．2．3 CFD的工作流程

3．3 CFD数值模拟的理论基础

3．3．1 流体流动、传热的控制方程

3．3．2 控制微分方程的离散

3．3．3 热管的简化

3．3．4 土壤恒温层

3．4 地热热管的数值模拟

3．4．1 数学模型

3．4．2 边界条件及网格划分

3．4．3 模拟结果对比分析

3．5 本章小结

第4章 空调系统能耗模拟和夹点分析

4．1 负荷模拟

4．1．1 建筑概述

4．1．2 模型建立

4．1．3 气候分析

4．1．4 参数设置

4．1．5 模拟结果

4．2 能源平衡分析

4．3 夹点分析

4．3．1 夹点技术基本原理

4．3．2 空调系统夹点分析

4．4 经济性分析

4．5 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的研究成果

攻读硕士学位期间参加的科研项目