基本信息
- 項目名稱：
- 太陽能地板輻射供暖/冷系統(tǒng)模型仿真
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 搭建了一套太陽能地板輻射供暖/冷系統(tǒng)，基于TRNSYS建立該系統(tǒng)仿真模型，通過該模型驗證了系統(tǒng)的控制策略及運行效果。
- 詳細介紹：
- 冬季供暖系統(tǒng)、夏季制冷系統(tǒng)是提升居住環(huán)境舒適度的必要條件。近年來，我國北方地區(qū)新建住宅建筑以及一些公共建筑的采暖系統(tǒng)多數(shù)采用地板輻射供暖技術。針對地板輻射供冷技術在高濕環(huán)境下輻射冷卻表面容易產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，國外普遍采用頂板輻射供冷與置換通風或下送風相結合的方式，如仿效國外做法，勢必會增加房屋建設成本，因此有必要對地板輻射制冷技術的應用進行研究。為此，利用太陽能這一清潔能源，針對一套實驗用太陽房，搭建了太陽能地板輻射供暖/冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括太陽能集熱、蓄熱、制冷、地暖盤管、輔助能源、潛在能源回收、廢水循環(huán)、自動控制等子系統(tǒng)。通過計算確定了集熱器面積、蓄熱水箱體積、吸收式制冷機組的制冷量。為了驗證該系統(tǒng)的運行效果，利用TRNSYS仿真平臺建立了系統(tǒng)仿真模型，并對控制策略進行了驗證。仿真結果表明，該系統(tǒng)能有效地利用太陽能保持冬季室溫18℃左右、夏季26℃左右的舒適溫度。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 北方夏熱冬冷地區(qū)，冬季集中供暖期前后的時間段，由于季節(jié)變化導致室內(nèi)溫度偏低，如能利用太陽能采暖并結合地板輻射供暖技術為房間提供熱量，將會有效地緩解室內(nèi)溫度偏低狀況；而夏季室內(nèi)悶熱難耐，同時戶外太陽能也是最充足的時期，如能利用太陽能制冷取代傳統(tǒng)的空調(diào)制冷方式，意義明顯。因此，搭建了一套太陽能地板輻射供暖/冷系統(tǒng)，建立該系統(tǒng)仿真模型，通過該模型驗證了系統(tǒng)的控制策略及運行效果。
科學性、先進性及獨特之處
- 本太陽能地板輻射供暖/冷系統(tǒng)在搭建過程中按《GB50495-2009太陽能供熱采暖工程技術規(guī)范》、《JGJ134-2010夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》及《DB13(J)63-2007 河北省居住建筑節(jié)能設計標準》規(guī)定要求并參照國內(nèi)外研究成果所得數(shù)據(jù)進行設計計算。建立了系統(tǒng)仿真模型，該仿真模型的建立為后續(xù)實驗研究奠定了理論基礎。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 太陽能是一種豐富、清潔的可再生能源，在能源供應緊張、環(huán)保要求越來越高、空調(diào)需求量越來越大的今天，推廣使用太陽能供暖/冷系統(tǒng)會為人類帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，有著非常廣闊的發(fā)展前景。另外，利用現(xiàn)有的地板供暖系統(tǒng)供冷，會改變以往供暖地板管道在夏季閑置的狀況，從而提高了對已有資源的利用率。
學術論文摘要
- 冬季供暖系統(tǒng)、夏季制冷系統(tǒng)是提升居住環(huán)境舒適度的必要條件。近年來，我國北方地區(qū)新建住宅建筑以及一些公共建筑的采暖系統(tǒng)多數(shù)采用地板輻射供暖技術。針對地板輻射供冷技術在高濕環(huán)境下輻射冷卻表面容易產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，國外普遍采用頂板輻射供冷與置換通風或下送風相結合的方式，如仿效國外做法，勢必會增加房屋建設成本，因此有必要對地板輻射制冷技術的應用進行研究。為此，利用太陽能這一清潔能源，針對一套實驗用太陽房，搭建了太陽能地板輻射供暖/冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括太陽能集熱、蓄熱、制冷、地暖盤管、輔助能源、潛在能源回收、廢水循環(huán)、自動控制等子系統(tǒng)。通過計算確定了集熱器面積、蓄熱水箱體積、吸收式制冷機組的制冷量。為了驗證該系統(tǒng)的運行效果，利用TRNSYS仿真平臺建立了系統(tǒng)仿真模型，并對控制策略進行了驗證。仿真結果表明，該系統(tǒng)能有效地利用太陽能保持冬季室溫18℃左右、夏季26℃左右的舒適溫度。
獲獎情況
- 無
鑒定結果
- 無
參考文獻
- [1] GB 50019-2003，采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范． [2] GB50495-2009，太陽能供熱采暖工程技術規(guī)范． [3] DB13(J)63-2007，河北省居住建筑節(jié)能設計標準． [4] GB 50176-1993，民用建筑熱工設計規(guī)范． [5] 伍品．低溫地板輻射冷熱聯(lián)供系統(tǒng)傳熱特性的研究[碩士學位論文] ．北京：北京工業(yè)大學，2009． [6] 周邦寧．中央空調(diào)工程設計與施工．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005． [7] 何耀東，何青．中央空調(diào)實用技術．北京：冶金工業(yè)出版社，2006．
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)外對地板輻射供暖與供冷技術的研究，主要集中在歐洲的德國、法國、丹麥，美洲的加拿大、科羅拉多和亞洲的韓國、中國、日本等國。近年來，國內(nèi)外關于地板輻射技術的研究內(nèi)容主要包括基礎理論研究、輻射供冷技術的應用研究以及系統(tǒng)運行策略研究等方面。 在基礎理論研究方面，美國科羅拉多州Pirawas Chuangchid等人，建立了地板輻射換熱器的瞬態(tài)拉普拉斯熱傳導方程，提出建造于建筑底層的地板輻射換熱器，冬季供暖工況向下的散熱損失約占20%，夏季供冷工況約占10%；其地基的保溫特性對地板向房間的供熱量基本沒有影響，但是對于向下的散熱損失有極大的影響。國內(nèi)，以南京師范大學的王子介為主要負責人的研究團隊，最早開始對地板輻射供暖與供冷技術的研究。并較早地介紹了歐洲國家地板輻射供暖技術的發(fā)展和研究情況，建立了地板輻射供暖系統(tǒng)的模擬網(wǎng)絡圖，采用簡化動態(tài)模型，分析了管間距對室內(nèi)溫度的影響。 在輻射供冷技術應用研究方面，韓國學者Doosam Song等人，針對地板輻射供冷系統(tǒng)的冷卻表面易出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，且由于地板層的蓄熱性，不能對室內(nèi)負荷的變化做出快速響應等問題，提出一種地板輻射供冷聯(lián)合除濕通風系統(tǒng)的空調(diào)方式。國內(nèi)青島建筑工程學院的張瑜等人，測試了地板輻射供冷系統(tǒng)的運行工況，得到采用地板輻射供冷系統(tǒng)的房間沿水平方向的溫度分布比較均勻，沿垂直方向溫度梯度比較小，2.2m以下不存在供冷死區(qū)的結論。 系統(tǒng)運行策略方面，德國學者BjarneW. Olesen通過動態(tài)模擬對地板輻射供暖與供冷系統(tǒng)的控制策略進行了分析，結果表明，根據(jù)室外溫度條件來聯(lián)合控制時間和供水溫度，能提供較好的室內(nèi)條件和較低的建筑能耗。國內(nèi)湖南大學的楊昌智等人，較早地針對地板輻射供暖技術的控制方法進行研究，據(jù)分析，帶反饋的室外溫度設定控制是解決輻射地板供暖系統(tǒng)控制的有效方法，由于該項技術其固有的控制通道滯后時間長的特點，室外溫度設定控制是必要的，選擇室內(nèi)作用溫度來進行控制，更有利于實現(xiàn)舒適的熱環(huán)境和節(jié)能。
