空气梁辐射末端供暖供冷性能研究

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辐射空调末端以其“高温供冷,低温供暖”的特点,与低位热源进行了良好的耦合,从而取得了不错的发展。按媒介进行分类,辐射空调末端可分为:1.以水为媒介的辐射空调末端;2.以发热体为媒介的辐射空调末端;3.以空气为媒介的辐射空调末端。目前主流的研究方向集中在对前两种型式的辐射空调末端的研究,而针对以空气为媒介的辐射空调末端的研究却不多。空气梁辐射末端即为一种以空气为载能媒介的辐射空调末端型式,兼顾辐射与对流两种传热方式。本文通过搭建实验台对空气梁辐射末端进行了供暖性能实验研究,在动态热箱实验室内,将空气梁辐射末端分别以顶板、侧板(不同高度)及墙角三种型式进行安装,并对室内温湿度等环境参数进行监测;通过实测数据,对空气梁辐射末端的传热性能、启动特性、室内温度场及热舒适性进行了分析。结果表明:使用空气梁辐射末端顶板供暖时,室内升温速度慢,且由于热空气上浮,对下部人体活动区域制热性能不佳,但垂直空气温度梯度较低,辐射占比为3种安装型式中最高;使用空气梁辐射末端侧板供暖时,性能多受安装高度影响,安装高度越低,启动速度越快,制热性能越好,温度梯度也越小;而使用墙角型空气梁辐射末端供暖时,效果与侧板供暖贴地安装工况基本无异,但辐射占比更低。此外,本文还建立了空气梁辐射末端的CFD数值模型,利用该模型对实验结果进行了检验,证明了实验结果的正确性与准确性。其后,利用CFD数值模型对南京地区某住宅卧室空气梁辐射末端组合安装型式的供冷/供暖室内环境进行模拟,并选取其中一种安装型式,提出了该建筑空气梁辐射末端400m~3/h风量所对应的供冷/供暖运行图;由图可知:夏季室外空气温度等于夏季空气调节室外计算温度时,空气梁辐射末端20.3℃~22.8℃运行,室内处于供冷Ⅰ级热舒适度区域;空气梁辐射末端22.8℃~25.0℃运行,室内处于供冷Ⅱ级热舒适度区域;冬季室外空气温度等于冬季空气调节室外计算温度时,空气梁辐射末端35.0℃运行,室内空气温度也仅为16.8℃,供暖效果受新风影响较大。对于空气梁辐射末端的实验及数值模拟研究,有利于完善辐射空调末端的研究体系;同时,也能为空气梁辐射末端在未来的使用提供理论依据及设计参考。
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