辐射供冷方式的特性及运行控制策略分析

论文摘要

辐射供冷空调系统是一种新型的空调形式,具有比对流空调舒适高、节能性好和洁净的优势。辐射供冷有三种型式:辐射吊顶、地板供冷与采暖及金属辐射板,本文针对辐射吊顶和地板供冷的特性进行研究,分析两种系统的主要影响因素,并分析采用什么方法来避免两种系统出现的问题,并对系统进行优化,指出针对辐射空调的运行控制方案。在对热环境的热舒适性研究中,采用物理模型、数学建模及数值分析与实验分析相结合的方式,对系统的末端辐射热特性进行分析,分析各影响因素与室内温度的变化关系,找出各影响因素与室内温度变化的相应关系,并对在测试过程中出现的各种现象进行原因分析。对热稳定的辐射系统来说,室内温度、辐射面平均温度与冷热媒平均温度存在着相应的关系,有存在延迟和滞后的,表面温度对室内温度有直接的影响,夏季的相互关系不明显,受到的影响因素较多,供回水温度与表面温度的关系则存在着延迟性,这种延迟对系统末端的控制不利,可以通过其他方式来消除,室外热环境的影响是辐射空调系统中不可忽略的一个方面,存在着直接和间接的两种作用,是室内温度变化趋势的决定因素。建筑物的类型也影响着系统的运行与调节,采用节能型的建筑有利于系统的正常运行和节约能源。结露问题不仅影响建筑物的美观,还影响建筑物的使用效果及人体健康、舒适性,对其的控制与温度控制一样重要。在辐射供冷系统中,结露的影响因素很多,有文献指出提高供回水温度来保证辐射面表面温度高于室内的露点温度,或者采用干燥处理的置换通风系统可防止结露。从本质上分析,要保证辐射面不结露,在满足供冷能力的前提下,应尽可能的提高供回水温度,同时采用干燥处理空气方案。在国内外的应用研究中,置换通风是最常用的,现有工程中提出用风机盘管来处理空气,这样可以保证室内干燥度,但满足不了卫生的要求。另外新型的材料开发和应用也为辐射供冷提供更多的应用空间。地面结露进行实验分析,发现结露的根本原因在于室内的露点温度太高,不符合设计要求,也不利于人体的健康。如果能够控制室内相对湿度在合理的范围内,可以有效地避免结露。另外通过置换通风与辐射供冷结合的理论与实验分析,得出置换通风系统不能解决地板的结露问题,只能在一定程度上缓解结露的严重程度。并得出结论对置换通风的新风进行干燥处理,其处理状态点与室内外的湿环境状态相关,对其进行实时监控和调节才能做到防止地面结露。根据国内外对辐射空调的运行控制研究,控制环节中被控制参数、输入参数及控制参数在辐射供冷中所涉及的参数进行分析,比较各控制方案的优缺点,找出一种与辐射供冷特性相适应的控制方案。并与南京市某住宅小区运行状况结合分析,分析采用这种控制方式后,系统的运行参数是否满足要求,通过测试分析发现,系统的室内温度和相对湿度均满足要求,并防止辐射面结露。对于辐射空调来说,冬季的控制远比夏季的简单,夏季的影响因素较多,且参数多变,对于控制系统来说不容易掌握,但随着控制技术的发展,多参数控制和智能化控制使其中复杂性有可能得以实现。本章还通过对各因素的原因分析,找出其本质存在的问题及相互间的影响,使我们更加了解辐射空调的运行末端辐射特性,更全面的把握系统的运行,为控制能够更好更优地适用于这种系统作更多的工作。虽然在工程上出现很多问题,如结露、地板表面过冷等,但这些问题在研究中不断地得到解决与完善,其发展前景也很是可观的。在南方地区,由于经济的迅速发展,人们对舒适性的要求也越来越高,地板供冷与辐射吊顶空调也出现了发展的新局面,并在全国都有相应的工程实践,取得了良好的效果。辐射空调作用温度可低于传统空调1-2℃,因此可以充分利用自然冷源,可节约20-50%的制冷耗费。在当前能源紧缺的形势下,采用这种高舒适性、高效节能的新型空调系统是未来空调发展的新趋势。但是我国的气侯条件差异很大,在北欧的成功经验不能一概用在我国的工程上,其存在的问题也各有不同。随着控制技术的发展,根据不同的系统特性,采用不同的控制方案,可防止辐射空调出现的一系列问题,对辐射空调在我国的发展具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 辐射空调系统的发展状态及优势
• 1.2 辐射空调运行控制研究现状
• 1.3 辐射空调存在的问题
• 1.4 本文的主要内容
• 第2章 辐射空调热环境理论与实验研究
• 2.1 辐射空调的室内传热机理
• 2.2 作用温度
• 2.2.1 辐射面平均温度与室内温度的关系
• 2.2.2 辐射面平均温度与平均辐射温度的关系
• 2.3 供回水温度
• 2.4 室外热环境
• 2.5 综合指标
• 2.6 本章小结
• 第3章 辐射空调湿环境及结露分析
• 3.1 湿空气的影响
• 3.1.1 湿空气影响人体的热湿平衡
• 3.1.2 湿空气限制辐射供冷制冷能力
• 3.1.3 结露对辐射面换热量的影响
• 3.1.4 相对湿对对结露的影响
• 3.2 结露实验分析
• 3.2.1 系统介绍
• 3.2.2 数据及分析
• 3.3 防结露控制
• 3.3.1 辐射面温度与室内露点温度控制
• 3.3.2 与干燥处理的新风系统相结合
• 3.3.3 材料的选择
• 3.4 本章小结
• 第4章 辐射供冷空调系统的运行控制
• 4.1 辐射供冷系统的特点
• 4.2 控制方式的比较
• 4.2.1 操纵变量
• 4.2.2 被控参数
• 4.2.3 输入参数
• 4.3 工程方案分析
• 4.3.1 外环境的影响处理
• 4.3.2 内环境的参数处理
• 4.4 辐射供冷的控制要求
• 4.5 本章小结
• 第5章 辐射空调控制方案的适用性分析
• 5.1 不同气候条件的应用
• 5.2 围护结构类型不同
• 5.3 建筑使用类型不同
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果