毛细管辐射采暖系统的室内热环境分析及间歇运行策略研究

摘要

随着我国经济快速增长,建筑行业迅猛发展,建筑能耗急剧增加,建筑能耗占能源消费总量的份额已超过27％,其中采暖、空调能耗约占65％。因此,寻求一种低能耗的新型采暖空调方式势在必行。毛细管辐射空调系统因具有节能、热舒适性好等优点而逐渐得到推广与应用。本论文针对毛细管辐射空调系统,对其在采暖工况下的室内热环境及运行控制策略进行了研究。
　　 本文采用理论分析、数值模拟及实验测试相结合的研究方法,分析了供回水平均温度和室外气象参数对毛细管辐射采暖工况下室内热环境的影响;针对办公建筑和住宅建筑具有不同使用时间的特点,提出了相应的间歇运行控制策略;探讨侧墙适宜位置辐射采暖的优越性,以寻求毛细管辐射板的合理敷设位置;通过理论分析,得出了毛细管辐射采暖系统的节能效果。
　　 实验结果表明,在本文实验条件下:①系统采用质调节策略,可以有效控制室内空气温度的高低,并能在一定程度上改变室内空气温度的响应速度。②对于办公建筑,由于使用时间在白天,因此受朝南外窗太阳辐射得热和室外气温的影响较大,实验用模型房间的室内温度场在早晨系统开启后快速上升,1h后初步满足热舒适要求并以近似线性的趋势缓慢上升,正午达到最大值,午后略有下降。③对于住宅建筑及阴雨天时的办公建筑,由于不受太阳辐射的影响,模型房间的室内温度场在系统开启后快速上升,1h后初步满足热舒适要求,2h后趋于稳定。④通过合理的控制间歇时间,毛细管辐射采暖系统可以在满足热舒适要求的条件下,采用间歇运行策略来降低采暖能耗,从而实现进一步节能。⑤考虑到实际气流的运动规律及热舒适要求,毛细管辐射板在侧墙下方敷设时,其采暖效果优于顶板辐射采暖。
　　 理论分析与数值模拟结果表明:①适宜位置的侧墙辐射采暖优于项板辐射采暖。②仅考虑采暖工况时,毛细管辐射板应尽可能在侧墙下方敷设而不宜在侧墙中上部对称敷设。③采用毛细管辐射采暖形式,可以减少冬季建筑热负荷4.35～15.38％。④与毛细管辐射末端相结合时,地源热泵机组的制热系数可以提高26.10～50.72％。
　　 本文研究目的旨在探讨毛细管辐射采暖应用中有待解决的相关问题,为其正确推广应用奠定基础。