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基于TRNSYS的相变蓄能式地板辐射供冷系统间歇运行特性及系统优化研究

王婕婕  
【摘要】:相变蓄能式地板辐射供冷系统是将相变材料添加到地板结构层中构建的一种新型辐射供冷系统。该系统可以利用夜间较为廉价的低谷电对相变材料进行蓄冷,在白天再将此部分蓄存的冷量通过相变过程释放出来供人们生产生活所使用。该系统经济节能,可有效的将白天的负荷转移到夜间来处理,另外,由于相变材料的加入,室内温度更加稳定,人体热舒适性更好。目前,该系统在国内外实际工程中的应用极少。究其原因,在于该系统本身存在一定的复杂性,该系统涉及相变蓄能技术与辐射供冷技术。相变材料相变时的蓄放热过程增加了辐射末端传热过程的复杂性,给系统的优化及运行调控研究带来了一定的困难。鉴于此,本课题以TRNSYS软件为模拟平台,构建了一个位于西安地区的三层办公建筑,在办公建筑内敷设了相变蓄能式地板辐射供冷系统+独立新风的复合式系统。以室内空气温度、平均辐射温度、地板表面热流密度及地板表面温度等为评价指标对该间歇运行工况下室内热环境进行了评价分析。另外,从相变材料的设计优化及辐射末端的优化设计两方面对该系统进行优化研究。研究得出的主要研究结论如下:(1)夜晚间歇运行6小时,办公建筑第二天白天的室内空气全天温度不超过26℃,地板表面不结露,相变蓄能式地板供冷系统的间歇运行是可行的,可以满足人体热舒适性及规范要求。(2)相变材料层厚度的优化与间歇运行时间有关,间歇运行时长越长,可使室温稳定的相变材料层的厚度也在增加。(3)相变材料层位于供水埋管上方时,白天房间温度更稳定、波动性更小,且蓄能比更大。其性能优于相变材料层位于埋管下方的安装方式。(4)相变潜热越大,室温越低、白天地板的热流密度及蓄能比越大,但其变化幅度越来越不明显。相变潜热的优化研究表明设计中不能一味追求潜热值大的相变材料,要根据具体工况来选择。(5)地板覆盖层导热性越高,导热系数越高使得室温越低且白天室温的波动性较小,地板表面热流密度越大,但蓄能比却略微减小。地板覆盖层导热系数的优化并不是追求高导热性的地板覆盖层材料,而是需要根据实际工况来综合考虑。(6)埋管管间距越大,室内温度越高且地板表面热流密度越小,但管间距越小,会使蓄能比略微减小,所以要根据实际工况来选择合适的管间距。


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