毛细管网吊顶辐射空调系统的开发及应用研究

摘要

辐射空调系统，是一种全新意义上的绿色节能系统，不仅由于其自身的高舒适性，同时它也可以很好地与绿色建筑相结合，应用前景非常广阔。辐射地板供热系统已经越来越多的走进寻常百姓家，如果能把该系统设计成采暖、制冷的双功能系统，既可以充分利用已有的辐射系统资源，也可以降低初期投资和相关运行费用，所以对于辐射供冷系统的研究具有重要的意义。
　　 目前的辐射板形式大致分为三种，一种是金属辐射板，此种结构在国内外已经研究的相对成熟;另外一种是与建筑物形成一个整体的预制式顶板或地板，这种结构需要与建筑开发商进行前期沟通，在房子建成后业主无法进行自主选择，且如果出现漏水现象，维修将非常困难，所以本文将研究的是目前尚无统一结构的毛细管网辐射板，针对与金属板模块化生产的毛细管网辐射板，分别从管间距、进出口水温和水流量等参数对结构进行改变，同时结合经济性开发出一种新型的毛细管网辐射板产品，并对其在妥思空调设备（苏州）有限公司采用德国DIN EN14240标准进行了辐射制冷量的实际测试，在标准状况下(△t=8℃)的额定制冷量为64.5W/m2。
　　 另外，我国气候相对于欧洲而言更为潮湿，尤其是南方，所以解决辐射板结露问题是关键，单独应用辐射供冷系统容易出现结露问题且由于没有新风的送入不能满足人们的卫生要求，所以采用辐射供冷与置换通风方式和贴附射流方式进行复合，一方面挖掘该系统的节能潜力，另一方面其高舒适度也优于传统对流形式的空调系统。
　　 本文应用Fluent软件对辐射供冷末端和不同新风方式建立了数值计算模型，并通过NI控制程序的编写，在天津某实验台进行实地测试进行验证，对房间的舒适性情况进行实时记录，实验结果表明:两种情况下均能满足人的舒适性要求。通过比较数值模拟结果和实验结果对比分析证明该模型对本系统具有适用性，并应用该模型进行了贴附射流风口物理结构改变，置换通风风口位置改变，人员突然增加造成室内热湿负荷增加等情况进行了模拟。模拟结果表明，在辐射板能够满足房间的大部分显冷负荷，新风主要用于满足人员的卫生要求和消除室内潜热负荷时，两种送风情况下温度、风速、辐射板表面相对湿度均能满足舒适性要求，但当室内热湿负荷突然增加，超出辐射板承受范围，且新风系统不能迅速动作时，辐射板表面有一定的结露现象产生，置换通风情况下出现的结露现象较为严重。通过及时改变新风参数，在与置换通风相同的参数时，贴附射流送风方式对辐射板表面结露的消除作用会更加明显。本文的研究结果对以后两种复合系统的应用和推广提出了建议和支持，对以后实际应用的开展有一定的指导作用。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1.1 课题的研究背景

1.1.1 能源现状

1.1.2 辐射板结构及敷设方式

1.1.3 辐射板与不同新风方式复合

1.2 国内外研究及应用现状

1.2.1 国外研究及应用现状

1.2.2 国内研究及应用现状

1.3 课题的研究意义和内容

1.3.1 本文的研究意义

1.3.2 本文的研究内容和方法

第二章 冷辐射顶板及不同新风方式的理论基础

2.1 置换通风送风方式的理论基础

2.1.1 置换通风的优势

2.1.2 置换通风面临的问题

2.2 贴附射流送风方式的理论基础

2.3 冷辐射顶板的理论基础

2.3.1 冷辐射顶板的优势

2.3.2 冷辐射顶板面临的问题

2.4 冷辐射顶板与不同新风方式复合的系统

2.4.1 复合运行时冷辐射板的换热量计算

2.4.2 负荷运行时新风量的计算

第三章 数值模拟的理论与方法

3.1 数值模拟的理论及过程

3.1.1 CFD简介

3.1.2 CFD求解过程

3.2 数学模型的建立

3.3 湍流模型的选择

3.4 辐射模型的选取

3.5 组分运输模型的选取

第四章 冷辐射顶板结构的确定及供冷性能测试

4.1 冷辐射顶板结构的确定

4.2 冷辐射顶板供冷性能测试

第五章 实验小室的参数和物理模型的建立

5.1 新风参数的确定

5.2 房间的数值模型

5.2.1 房间物理模型的建立

5.2.2 模型边界条件及相关参数设置

5.3 数值模拟结果及其分析

5.3.1 贴附射流+冷辐射顶板复合系统模拟结果及分析

5.3.2 置换通风+冷辐射顶板复合系统模拟结果及分析

本章小结

第六章 测试试验台及其结果分析

6.1 实验内容及控制方案的确定

6.1.1 实验内容

6.1.2 控制方案

6.2 实验测试台介绍

6.3 测试设备介绍

6.4 不同送风方式+冷辐射吊顶系统的性能研究

本章小结

第七章 数值模拟结果与实验数据对比分析

7.1 测试房间的温度分布

7.2 测试房间的速度分布

本章小结

第八章 其他情况下的数值模拟结果及其分析

8.1 物理结构的改变

8.2 风口位置的改变

8.3 室内人员负荷增加

第九章 结论与展望

参考文献

发表论文、参加科研情况说明

致谢