雙層相變蓄能地板輻射供冷暖空調系統(tǒng)構建及試驗研究.pdf

1、熱濕獨立處理空調系統(tǒng)在建筑和工業(yè)領域被廣泛應用，節(jié)能意義重大。作為一種典型的熱濕獨立處理空調系統(tǒng)，輻射換熱空調系統(tǒng)相比傳統(tǒng)空調器具有節(jié)能、靜音、衛(wèi)生等優(yōu)勢。最常見的輻射換熱空調系統(tǒng)是地板輻射供暖系統(tǒng)，它僅能冬季供暖，夏季仍需采用其他制冷末端及輸送設備滿足供冷需求，從而增加了成本并占據(jù)了更多的建筑有效空間。為了提高地板輻射供暖系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性，本文構建了一種具有雙層相變蓄能層且能同時兼顧供冷和供暖的空調系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的蓄能和放能性能、

2、系統(tǒng)結構對性能的影響進行了研究。主要研究結論如下:
　　首先，研究了地板輻射供暖系統(tǒng)的能耗情況，并分析了相變蓄能技術與地板輻射采暖系統(tǒng)的結合應用以及系統(tǒng)存在的不足，構建了一種雙層相變蓄能式地板輻射供冷/供暖末端系統(tǒng)。利用高效率的電驅動熱泵作為雙層相變蓄能式地板輻射供冷/供暖末端系統(tǒng)的冷熱源，構建雙層相變蓄能地板輻射供冷暖空調系統(tǒng)。能夠實現(xiàn)系統(tǒng)“谷電”蓄能、“峰電”放能，實現(xiàn)“移峰填谷”緩解電網(wǎng)壓力，同時利用峰谷電價政策，節(jié)省運行成

3、本。搭建了雙層相變蓄能式地板輻射供冷/供暖末端系統(tǒng)的試驗平臺，為之后夏季工況和冬季工況下系統(tǒng)的試驗研究建立了基礎。
　　其次，搭建了兩個模擬測試箱體:A箱體蓄冷層在上，B箱體蓄熱層在上。在三種供水溫度下對兩箱體進行了蓄熱試驗研究，試驗結果表明:雙層相變蓄能輻射供冷暖空調系統(tǒng)的蓄熱和放熱過程可以滿足用戶冬季供暖的需求。供水溫度升高的意義在于縮短系統(tǒng)的蓄熱時間，從而減少系統(tǒng)蓄熱過程中向環(huán)境釋放熱量而引起的熱量損失。在供暖模式下，B箱體

4、的雙層相變蓄能輻射供冷暖空調系統(tǒng)相比A箱體的系統(tǒng)具有更好的蓄熱效率，并在蓄熱過程結束后使得箱體具有更高的溫度。在系統(tǒng)的放熱過程中，A箱體的空間溫度的穩(wěn)定性遠高于B箱體的空間溫度，且兩個箱體的蓄冷相變材料層的溫度均存在一個峰值。在系統(tǒng)放熱過程中，A箱體的地板層溫度隨著系統(tǒng)運行而不斷升高，而B箱體的地板層溫度則隨著系統(tǒng)運行而不斷降低，且B箱體的地板層溫度高于A箱體。
　　再次，本文在典型工況下對兩種不同結構的試驗箱體進行了供冷試驗研究

5、，試驗結果表明:雙層相變蓄能輻射供冷暖空調系統(tǒng)的蓄冷和釋冷過程可以滿足用戶箱體夏季供冷的需求。系統(tǒng)工作過程中，離地板層越近則空氣溫度越低，且越靠近地板層，不同高度的空氣溫差也越大。兩個試驗箱體中系統(tǒng)蓄冷相變材料層的蓄冷能力很相近。在系統(tǒng)蓄冷過程中，B箱體的系統(tǒng)中蓄熱相變材料層的存在所帶來的找平層溫降延遲很大。A箱體在系統(tǒng)蓄冷階段儲存的總冷量多于B箱體。從系統(tǒng)冷量和熱量的傳遞結果考慮，在綜合考慮兩種工作模式的前提下，B箱體的傳熱性能優(yōu)于A

6、箱體，并可緩解地板溫度過快下降帶來的熱舒適性差及結露問題。
　　最后，建立了雙層相變蓄能輻射供冷暖空調系統(tǒng)的傳熱數(shù)學模型，模擬結果表明:系統(tǒng)在兩種工作模式下均可滿足用戶的需求。在系統(tǒng)的蓄熱過程中，系統(tǒng)各層的溫度呈現(xiàn)了“兩側低，中間高”的態(tài)勢。當供水溫度為42℃時，系統(tǒng)蓄熱相變材料層儲熱能力得到了完全利用。在系統(tǒng)的蓄冷過程中，系統(tǒng)各層的溫度呈現(xiàn)“兩側高，中間低”的態(tài)勢。當供水溫度為16℃時，系統(tǒng)的冷源品位得到了比較好的利用。在供冷和