地面辐射采暖系统室温预期控制研究

摘要

随着地面辐射采暖系统在我国的普及，近年来针对此类系统调节方式的研究也逐渐展开，但是由于地面辐射采暖系统具有较大的热惰性，所以应用较多的双位启停控制会导致房间的过热或过冷。要减少或消除系统热惰性的影响，提高室内温度的控制精度，较理想的方式应该为预期控制。所谓预期控制就是采用数学算法、人工神经网络等手段，减小或消除地面辐射采暖系统自身热惰性的影响，控制阀门在室温尚未达到设定值前预先动作，从而达到提高室内温度控制精度的目的。
　　 本课题以一种新型的模块式地面辐射采暖系统为研究对象，建立了地面辐射采暖系统试验台，通过改变供水温度、系统流量、覆盖层材料的方法，得到了室内温度变化规律与上述参数之间的关系，以及阀门状态改变前的室内温度变化规律与阀门状态改变后室内温度超调量之间的关系，并且建立了预测模型。然后将实验室数据与冬季某采暖房间的实测数据进行对比，得出了可以通过监测室内温度变化率对室内温度超调量进行预测的结论。
　　 此外，为了对地面辐射采暖系统用户的提前开阀时间进行研究，本文建立了地面辐射采暖系统非稳态数学模型，应用Fluent数值模拟软件对地面辐射采暖系统进行了数值模拟，研究了供回水平均温度、室外温度、覆盖层材料对该系统预热时间的影响规律，得出了预热时间主要受供水温度及覆盖层材料影响等相关结论。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1概述

1.1.1课题背景和意义

1.1.2辐射供暖简介

1.1.3地面辐射采暖方式简介

1.1.4地面辐射采暖系统调节方式简介

1.2国内外研究现状及分析

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.2.3存在问题及分析

1.2.4本课题研究内容

第二章地面辐射采暖系统传热机理分析

2.1地板内部的传热过程

2.1.1热媒与管壁的对流换热过程

2.1.2管壁的导热过程

2.1.3地板内的传热过程

2.2地板表面的传热过程

2.2.1地面与室内空气的对流换热量计算

2.2.2地面辐射传热量计算

2.2.3地面的综合传热量计算

第三章实验系统的建立

3.1实验的指导思想

3.1.1双位启停控制与预期控制的比对

3.1.2预期控制方法监测扰量的选择

3.2实验目的

3.3温度测试设备介绍

3.3.1热电偶及铂电阻的测温原理简介

3.3.2温度自动采集系统简介

3.4实验室系统介绍

第四章实验测试与数据分析

4.1启停控制模式下系统主要参数变化特性的研究

4.1.1地面温度与室内空气温度热响应延迟时间的研究

4.1.2地面覆盖层材料对室内温度变化规律的影响研究

4.1.3地面覆盖层材料对板内温度影响的研究

4.2阀门状态改变前室内温度变化率对超调量的影响

4.2.1供水温度对室温动态响应影响的研究

4.2.2系统流量对室温动态响应影响的研究

4.2.3室温变化率对超调量影响的研究

4.2.4地面覆盖层材料对超调量影响的研究

4.2.5预测模型的建立

4.3实验室数据的验证

4.3.1校外实验室情况简介

4.3.2实验数据的验证

4.4太阳辐射对室温动态响应影响的研究

4.5本章小结

第五章系统预热时间的数值分析

5.1 CFD数值模拟概述

5.1.1 CFD简介

5.1.2 CFD数值模拟的基本过程

5.1.3 FLUENT软件简介

5.2流体力学的基本控制方程及湍流模型

5.2.1控制方程

5.2.2湍流模型方程

5.3控制方程与计算区域的离散化

5.3.1控制方程的离散化

5.3.2计算区域的离散化

5.4模型的建立

5.5数值计算结果及分析

5.5.1室内温度场随加热时间变化的特点

5.5.2供回水平均温度对系统预热时间的影响

5.5.3室外温度对预热时间的影响

5.5.4覆盖层材料对预热时间的影响

5.5.5覆盖层材料对地面热均匀性的影响

5.6本章小节

第六章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附 录

致 谢