多种送风工况的地板辐射供冷系统比较研究

来源 :山东建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:simon_186
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地板辐射供冷系统具有高舒适性、高能效比和节省空间等特性,已逐渐推广开来。然而,当前的地板辐射供冷系统计算选型时,往往采用同一种供冷量计算方法,对与之结合的不同形式送(新)风系统和冷热源状况考虑不足,从而造成系统难以满足供冷需求或者冷量浪费的现象。故而,充分分析地板辐射供冷系统与不同送风系统结合的热舒适性和供冷性能变化状况,对于复合系统的设计选型至关重要。本文根据Yakup Karakoyun的封闭房间地板辐射供冷实验和Yuguo Li的置换送风房间辐射效应实验进行了ANSYS Fluent模拟的模型验证,确定了模拟实验的模拟设置和边界条件,通过对所产生的室内热环境和地板温度分布状况的对比,验证了ANSYS Fluent模拟实验的真实性和可靠性。建立了置换送风系统、层式送风系统(中上部送风)和混合送风系统(顶部送风)分别与地板辐射供冷系统组合的三维房间模型。进行了无通风系统条件的模拟分析。研究表明:室内空气温度的垂直分层明显,温度和速度分布均匀。不同外围护结构冷负荷的引入,对地板供冷的综合换热系数产生不同的影响。进行只考虑一面南外墙冷负荷的地板供冷量计算时,地板的总供冷量,辐射供冷量和对流供冷量分别为6.182(Top0.6-Ts)、4.966(AUST-Ts)、0.311(Ta1.1-Ts)。根据置换送风系统条件下具有一面外墙且室内热源高度为0.5m的地板辐射供冷房间进行的模拟,与无通风系统模拟结果进行对比。结果表明:置换送风系统使地板的综合换热系数在一定范围内波动,辐射换热系数受影响较小,对流换热系数与参考温差(1.1m高度空气平均温度和地板表面平均温度的温差)存在正相关性。在此种供冷环境下,计算地板供冷量时,总供冷量和辐射供冷量分别为5.988(Top0.6-Ts)和4.921(AUST-Ts)。对三种不同送风系统与地板辐射供冷系统结合的模型进行了对比模拟分析。结果表明:就室内热舒适而言,置换送风系统条件下的复合系统所提供的冷量主要用于房间低层空气的降温,产生了较大的垂直温度梯度,人员上部的热不舒适风险较大;层式送风系统和混合送风系统的下降重力流作用对热舒适有较大影响;送风形式对地板表面最低温度影响差别不大;层式送风系统在热环境营造方面,有一定程度的供冷优势。就地板供冷量而言,同种工作环境下,置换送风系统的地板总供冷量较低,辐射供冷量占比最大,具有较好的节能特性;室内热源高度的提升,在降低地板总供冷量的同时,提升了辐射供冷量的比例,也提升人员的热舒适感受。就供冷系数而言,层式送风条件下地板有最高的综合换热系数,混合送风条件下地板有最高的辐射换热系数和对流换热系数;不同壁面冷负荷的引入和室内热源的高度改变,使不同送风系统的地板各类换热系数均发生不同程度的变化。此外,综合考虑舒适性和总供冷量的关系,在对地板辐射供冷复合系统选型时,局部舒适性指标对系统的总供冷量和系统适用性限制较大,其中垂直温差是最需要关注的局部舒适性指标之一。
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