辐射供暖供冷负荷计算方法研究

【摘要】：近年来,随着我国建筑业的迅猛发展,建筑能耗持续快速增长,对建筑节能提出了更高的要求。建筑能耗主要来源于建筑的供暖供冷。在保持建筑室内环境舒适的同时,应尽可能的降低建筑能耗。随着供暖供冷节能新技术的不断发展,低温辐射供暖供冷系统如低温地板辐射供暖技术、毛细管辐射供暖供冷技术等越来越多的应用到建筑供暖供冷中。辐射供暖供冷负荷计算是辐射供暖供冷系统设计中的关键部分。随着辐射供暖供冷方式的多样化,局部辐射供暖供冷及个性化辐射末端形式越发丰富,其辐射传热比重越大,目前的辐射供暖供冷负荷估算方法越不适用。因此本文基于热阻平衡原理和自然对流换热的计算方法,计算辐射供暖供冷板的换热指标,得出更为合理的辐射供暖供冷负荷计算方法,为工程应用中的负荷计算提供计算参考方法。首先,本文采用直接积分法(人体分别简化为球体模型和长方体模型)、周线积分法和摄影测量法,基于典型尺寸房间(15m2、24m2和35m2)得到不同人体姿态下辐射供暖供冷房间各表面间以及人体对辐射供暖供冷房间各表面间的辐射角系数值。得出不同的辐射角系数计算方法、不同人体姿态和不同房间面积对辐射角系数的计算结果均有较大影响。对辐射角系数计算结果的影响程度:计算方法人体姿态不同房间面积。其次,采用实验测试数据和CFD-Fluent数值模拟相结合的方法,确定典型尺寸房间不同辐射敷设位置(地板、吊顶、墙面)、不同辐射敷设面积比例(50%、100%)和不同辐射表面设定温度(热工况分别为25℃、30℃、35℃;冷工况分别为22℃、20℃、18℃)下,辐射供暖供冷房间各表面的平均温度和室内平均温度。然后,在稳态条件下,以体感温度为研究对象,分别建立辐射供暖供冷热阻平衡方程计算辐射板辐射换热指标;同时,采用自然对流换热计算方法,计算辐射板的对流换热指标,从而得到辐射板总换热指标,并分析相对应的辐射方式下辐射板总换热指标与体感温度的对应关系,便于工程应用参考。得出辐射供暖工况下,地板辐射最优,墙面辐射次之,吊顶辐射最差;辐射供冷工况下,吊顶辐射最优,墙面辐射次之,地板辐射最差。最后,采用相同计算方法,分析遮挡对室内辐射供暖供冷的影响。得出遮挡对于辐射板换热能力的影响主要作用于辐射换热部分,且遮挡效果随着几何遮挡面积比例的增加而增加,但增幅减少。