低温地板辐射供暖系统间歇运行室内热环境研究

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低温热水地板辐射供暖系统,在间歇运行情况下,通过合理的调节控制,可使系统在不影响房间热舒适的情况下节约供热能耗。如何对系统进行合理调节控制,则需要掌握系统间歇运行室温变化规律。分析低温热水地板辐射间歇供暖系统房间热过程,掌握地板蓄放热过程中阶跃性内扰和室外空气温度及太阳辐射双外扰对室温的影响规律,则显得非常重要。建立地板二维稳态和非稳态传热数学模型,根据地板放热和蓄热过程的特点,对地板二维传热数学模型进行简化,建立地板一维放热和蓄热数学模型,得出了地板蓄放热过程地板传热量和地板温度分布计算式,利用数值模拟的方法对地板放热和蓄热过程数学模拟验证。发现地板一维放热简化模型计算结果与数值模拟结果比较接近,地板一维蓄热简化模型计算结果与数值模拟结果相差较大,根据数值模拟结果对蓄热过程地板表面温度进行修正。修正后结果与数值模拟结果较相近。利用数值模拟分析地板蓄热过程表面平均温度变化规律,可知,供回水平均温度越高、盘管间距越小、填充层厚度越小,地板表面平均温度下将幅度越大,填充层厚度小时,地板放热趋于稳定时间相对略小。经过13h左右,地板放热已基本稳定,经过20h可认为地板接近完全放热。盘管间距分别为100mm、200mm和300mm时,分别经过2.5h、4.5h和6h左右,地板蓄热已基本稳定,分别经过4.5h、8h和9h可认为地板蓄热接近结束。建立了墙体、屋顶等各围护结构传热控制方程,并给出围护结构传热量计算式,建立了围护结构内壁面的热平衡方程及房间空气热平衡方程,并给出了室内空气温度边界条件的处理方法,为房间热环境的研究提供了理论基础。选择西安一常见民用建筑为研究对象,利用Energyplus能耗模拟软件对不同供回水平均温度、盘管间距和地板厚度以及不同的间歇模式对间歇供暖房间室温的影响进行了分析。研究结果表明:供回水平均温度越高,系统预热或放热初期,室温变化幅度越大。盘管间距越小,室温上升越快,盘管间距分别为100mm、200mm和300mm时,开始供暖前2h室温上升剧烈,分别经过3h、3.5h和4h,室温上升相对稳定。盘管间距为200mm时,系统停止运行后3h、6h、9h和12h再次开启,室温变化不同,分别经1.5h、2h、4h和5h左右室温上升相对稳定。对于北向房间,从7:00连续停暖10h,开始供暖后,提高供回水平均温度3℃-4℃预热2h左右,供回水平均温度不变提前预热2h,室温可达到室内舒适性;选择在7:00-10:00和13:00-16:00停暖,其他时间供暖18h可满足大多数用户需求。对于住户长时间在家情况,建议停暖时间段选择在14:00-15:00,系统停止运行2h不影响室内舒适要求。对于南向房间,可在0:00左右开始停暖2h-3h左右,在11:00左右开始停暖7h左右,每天供暖13h-14h可满足大多用户对室内热舒适要求,同时有效防止下午房间过热情况。与原有间歇模式相比,全天供暖时间不变,提前停暖同时提前供暖,室内温度情况会相对较好。
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