輻射供冷及供暖裝置熱性能測試方法

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

路賓、李忠等。

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^程與空調(diào)系統(tǒng)供冷過程存在直接的耦合作用，所以其動態(tài)熱過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)認知，混凝土輻射供冷系統(tǒng)的實際運行節(jié)能效果遠遠低于預(yù)期。本課題采用理論模擬分析、實驗研究和工程測試相結(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程和空調(diào)供冷過程中的相互作用規(guī)律，獲得混凝土輻射供冷方式下房間得熱-負荷轉(zhuǎn)化衰減和延遲的一般性規(guī)律和數(shù)學(xué)計算方法、房間供冷蓄冷過程與室內(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供冷蓄冷過程的定量影響規(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)計和制定節(jié)能舒適的運行調(diào)控策略提供理論指導(dǎo)。

建筑物的供暖熱負荷，主要取決于通過垂直圍護結(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表征建筑物供暖熱負荷的大小清楚。但由于采用供暖面積熱指標法更易于計算，所以面積熱指標法在集中供熱系統(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，具有良好的發(fā)展前景。由于建筑得熱及空調(diào)運行過程均具有動態(tài)變化的特點，只有充分研究混凝土輻射供冷系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)特性，并在設(shè)計和運行控制階段充分利用，才能完全實現(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化傳熱計算模型；之后搭建混凝土輻射供冷樓板系統(tǒng)的全尺寸標準實驗艙并利用實驗艙測得的實驗數(shù)據(jù)對簡化傳熱模型進行驗證，在此基礎(chǔ)上，利用 MATLAB 數(shù)學(xué)軟件對簡化傳熱模型進行程序設(shè)計，建立起圖形用戶窗口界面（GUI）；最后利用TRNSYS模擬軟件和簡化傳熱模型對混凝土輻射供冷樓板供冷房間的熱動態(tài)響應(yīng)特性進行研究。 本課題的主要研究成果包括： （1）根據(jù)歐盟EN 14240、ASHRAE standard138和我國頒布的行業(yè)標準，建造完善輻射供冷末端性能測試平臺并對實驗平臺性能進行測試評定，測試結(jié)果表征與歐盟平臺測試結(jié)果吻合一致，達到設(shè)計要求。 （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化傳熱計算模型，并對所建立的簡化傳熱模型進行實驗驗證：穩(wěn)態(tài)工況下，簡化傳熱模型熱流密度計算誤差在6%以內(nèi)，表面溫度計算誤差在0.3℃以內(nèi)，非穩(wěn)態(tài)工況下，熱流密度計算誤差在9%以內(nèi)，表面溫度計算誤差在0.7℃以內(nèi)，之后利用 MATLAB 數(shù)學(xué)軟件對簡化傳熱模型進行程序設(shè)計，建立起圖形用戶窗口界面（GUI）； （3）通過實驗、模擬及理論分析相結(jié)合的方式，對混凝土輻射供冷房間的蓄放熱動態(tài)特性進行了研究，分析供水側(cè)參數(shù)變化、房間側(cè)參數(shù)變化和空調(diào)啟停過程中供冷房間熱動態(tài)響應(yīng)規(guī)律； （4）利用所建立的簡化傳熱模型對混凝土輻射供冷樓板動態(tài)傳熱過程進行分析計算，得到各參數(shù)對蓄熱層厚度的影響規(guī)律并通過計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：在無保溫層的情況下50-130mm，有保溫層的情況下100-200mm； （5）利用簡化傳熱模型對混凝土輻射供冷樓板熱動態(tài)響應(yīng)特性進行研究得到室內(nèi)得熱與水側(cè)冷負荷轉(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)的運行控制策略。 通過以上實驗研究和模型擴展分析，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)計和運行。 2100433B