辐射与通风混合供暖系统室内传热及舒适性研究

摘要

低温辐射供暖是一种以辐射换热为主的供暖方式，与传统供暖方式相比具有节能、环保和舒适性高等优点，具有广泛的应用前景。因此，研究辐射供暖系统的传热性能及室内舒适性有助于该技术逐步完善。
　　本文采用实验和数值仿真的方法对辐射与通风混合供暖系统进行了室内传热、舒适性及应用性能的研究。首先，建立了辐射供暖与通风系统实验平台，测量不同工况下房间各内表面温度和空气流速，计算得出在不同供水温度以及流量下室内辐射换热和对流换热比例的变化规律。其次，利用AIRPAK软件对不同辐射供暖模式下房间的热环境进行了模拟计算，对比了不同模式下室内热环境的影响因素及舒适性综合评价指标。最后，以北京、西安和拉萨的民用建筑为研究对象，利用TRNSYS瞬态系统仿真软件，对以太阳能结合空气源热泵为热源的地板辐射供暖系统的运行性能进行了计算分析。
　　研究结果表明，地板辐射供暖系统中，辐射换热占总换热量的50％以上，并且该比例随着供水温度的升高以及供水流量的增加而减小，而在顶板辐射供暖系统中则规律相反。地板辐射供暖室内温度场分布均匀，垂直空气温差小，与其他辐射供暖模式相比具有较高的平均辐射温度和舒适性。采用以太阳能结合空气源热泵为热源的地板辐射供暖系统的地区中，拉萨市全年节能率最高，达到了30％。
　　研究结果对辐射供暖系统的设计及热源的选取具有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 低温热水辐射供暖简介

1．2．1 辐射供暖概念

1．2．2 辐射供暖优点

1．2．3 辐射供暖发展史

1．3 国内外的研究现状

1．3．1 辐射供暖室内传热研究

1．3．2 辐射供暖室内热舒适性研究

1．3．3 辐射供暖系统能耗和控制的研究

1．4 本文的研究内容

2 辐射供暖室内传热计算方法

2．1 辐射板内的传热计算

2．2 辐射板表面辐射换热计算

2．2．1 有效辐射

2．2．2 辐射换热量计算

2．3 辐射板表面对流换热计算

2．4 系统能量平衡

2．5 本章小结

3 辐射与通风混合供暖系统室内传热实验分析

3．1 实验装置

3．2 实验参数的采集

3．3 地板辐射供暖传热研究

3．3．1 实验步骤

3．3．2 供水温度对换热的影响

3．3．3 供水流量对换热的影响

3．4 顶板辐射供暖传热研究

3．4．1 实验步骤

3．4．2 供水温度对换热的影响

3．4．3 供水流量对换热的影响

3．5 本章小结

4 辐射与通风混合供暖系统室内热环境数值模拟

4．1 模拟室内热环境数值方法

4．1．1 模拟软件简介

4．1．2 物理模型假设和控制方程

4．1．3 控制参数的设定和边界条件

4．2 室内热环境的影响因素

4．2．1 平均辐射温度

4．2．2 室内空气温度垂直温差

4．2．3 吹风感

4．2．4 辐射不均匀性

4．3 热舒适性综合评价方法

4．4 室内热环境模拟结果分析

4．4．1 室内温度场

4．4．2 室内垂直空气温度

4．4．3 平均辐射温度

4．4．4 室内空气流速

4．4．5 室内热舒适性综合评价

4．5 本章小结

5 地板辐射与通风混合供暖系统应用研究

5．1 地板辐射供暖最佳工况研究

5．1．1 模拟建筑概况和室内设计参数

5．1．2 室内地埋管系统设计

5．1．3 模拟结果分析

5．2 太阳能-空气源热泵系统设计

5．2．1 系统控制策略

5．2．2 太阳能保证率

5．2．3 太阳能集热器的集热效率

5．2．4 太阳能集热面积的确定

5．2．5 太阳能集热系统的设计流量

5．3 太阳能和热泵供热量模拟计算

5．4 不同地区系统性能对比

5．4．1 地板埋管系统设计

5．4．2 不同地区地板供暖最佳工况

5．4．3 不同地区系统太阳能和热泵供热量

5．4．4 不同地区系统能耗分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 本文结论

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士期间主要研究成果

致谢