輻射供冷及供暖裝置熱性能測(cè)試方法起草人

路賓、李忠等。

中國(guó)建筑科學(xué)研究院、國(guó)家空調(diào)設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心等。

混凝土輻射供冷是一種節(jié)能舒適的建筑空調(diào)技術(shù)?；炷凛椛涔├浞绞较陆ㄖ徇^(guò)程與空調(diào)系統(tǒng)供冷過(guò)程存在直接的耦合作用，所以其動(dòng)態(tài)熱過(guò)程必將受到建筑蓄熱和室內(nèi)環(huán)境控制的影響和限制。由于其中耦合作用規(guī)律未被系統(tǒng)認(rèn)知，混凝土輻射供冷系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行節(jié)能效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期。本課題采用理論模擬分析、實(shí)驗(yàn)研究和工程測(cè)試相結(jié)合的研究方法，以混凝土輻射供冷建筑房間為研究主體，進(jìn)行供冷末端非穩(wěn)態(tài)傳熱模型、房間的熱響應(yīng)和蓄放熱動(dòng)態(tài)特性研究，揭示室內(nèi)熱舒適、房間得熱、供能調(diào)節(jié)以及建筑體蓄放熱在房間蓄傳熱過(guò)程和空調(diào)供冷過(guò)程中的相互作用規(guī)律，獲得混凝土輻射供冷方式下房間得熱-負(fù)荷轉(zhuǎn)化衰減和延遲的一般性規(guī)律和數(shù)學(xué)計(jì)算方法、房間供冷蓄冷過(guò)程與室內(nèi)熱舒適相互關(guān)聯(lián)作用關(guān)系以及房間其他蓄熱體對(duì)供冷蓄冷過(guò)程的定量影響規(guī)律，為完善混凝土輻射供冷技術(shù)體系，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制定節(jié)能舒適的運(yùn)行調(diào)控策略提供理論指導(dǎo)。

建筑物的供暖熱負(fù)荷，主要取決于通過(guò)垂直圍護(hù)結(jié)構(gòu)向外傳熱量。不僅與建筑平面面積有關(guān)，還與層高、外形等有關(guān)。在物理概念上不如供暖體積熱指標(biāo)表征建筑物供暖熱負(fù)荷的大小清楚。但由于采用供暖面積熱指標(biāo)法更易于計(jì)算，所以面積熱指標(biāo)法在集中供熱系統(tǒng)規(guī)劃中應(yīng)用廣泛 。

混凝土輻射供冷技術(shù)以其節(jié)能、舒適等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的發(fā)展前景。由于建筑得熱及空調(diào)運(yùn)行過(guò)程均具有動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)，只有充分研究混凝土輻射供冷系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，并在設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制階段充分利用，才能完全實(shí)現(xiàn)該空調(diào)方式的節(jié)能效果。 本課題首先利用RC（熱阻熱容網(wǎng)絡(luò)法）、反應(yīng)系數(shù)法和頻域回歸法分別建立混凝土輻射供冷樓板簡(jiǎn)化傳熱計(jì)算模型；之后搭建混凝土輻射供冷樓板系統(tǒng)的全尺寸標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)艙并利用實(shí)驗(yàn)艙測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)簡(jiǎn)化傳熱模型進(jìn)行驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上，利用 MATLAB 數(shù)學(xué)軟件對(duì)簡(jiǎn)化傳熱模型進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，建立起圖形用戶窗口界面（GUI）；最后利用TRNSYS模擬軟件和簡(jiǎn)化傳熱模型對(duì)混凝土輻射供冷樓板供冷房間的熱動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行研究。 本課題的主要研究成果包括： （1）根據(jù)歐盟EN 14240、ASHRAE standard138和我國(guó)頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建造完善輻射供冷末端性能測(cè)試平臺(tái)并對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)性能進(jìn)行測(cè)試評(píng)定，測(cè)試結(jié)果表征與歐盟平臺(tái)測(cè)試結(jié)果吻合一致，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 （2）利用RC（熱阻熱容網(wǎng)絡(luò)法）、反應(yīng)系數(shù)法和頻域回歸法建立混凝土輻射供冷樓板簡(jiǎn)化傳熱計(jì)算模型，并對(duì)所建立的簡(jiǎn)化傳熱模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：穩(wěn)態(tài)工況下，簡(jiǎn)化傳熱模型熱流密度計(jì)算誤差在6%以內(nèi)，表面溫度計(jì)算誤差在0.3℃以內(nèi)，非穩(wěn)態(tài)工況下，熱流密度計(jì)算誤差在9%以內(nèi)，表面溫度計(jì)算誤差在0.7℃以內(nèi)，之后利用 MATLAB 數(shù)學(xué)軟件對(duì)簡(jiǎn)化傳熱模型進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，建立起圖形用戶窗口界面（GUI）； （3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)、模擬及理論分析相結(jié)合的方式，對(duì)混凝土輻射供冷房間的蓄放熱動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究，分析供水側(cè)參數(shù)變化、房間側(cè)參數(shù)變化和空調(diào)啟停過(guò)程中供冷房間熱動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律； （4）利用所建立的簡(jiǎn)化傳熱模型對(duì)混凝土輻射供冷樓板動(dòng)態(tài)傳熱過(guò)程進(jìn)行分析計(jì)算，得到各參數(shù)對(duì)蓄熱層厚度的影響規(guī)律并通過(guò)計(jì)算得到工程中常用混凝土輻射供冷樓板結(jié)構(gòu)形式的蓄熱層厚度：在無(wú)保溫層的情況下50-130mm，有保溫層的情況下100-200mm； （5）利用簡(jiǎn)化傳熱模型對(duì)混凝土輻射供冷樓板熱動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行研究得到室內(nèi)得熱與水側(cè)冷負(fù)荷轉(zhuǎn)化關(guān)系并借此得到在混凝土輻射供冷樓板供冷能力下該系統(tǒng)的運(yùn)行控制策略。 通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)研究和模型擴(kuò)展分析，形成一般性規(guī)律，可以指導(dǎo)混凝土輻射供冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行。 2100433B