【摘 要】
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辐射供冷是改善室内热环境,降低能耗的有利解决方式,通过结合通风系统处理潜热负荷,消除辐射冷表面结露风险,缓解辐射末端热惰性的不利影响,扩展气候、建筑适用范围。辐射供冷系统具有的优势特点激发了大量关于辐射供冷的舒适性、传热分析、能耗模拟、控制策略、系统构造等方面的研究,力求开发精确高效的控制策略,充分挖掘辐射供冷系统节能潜力,最大限度的利用可再生能源。因此,研究采用实验结合模拟方法探究地板辐射供冷系
【基金项目】
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山东省高等学校青年创新团队发展计划(鲁教科函[2021]51号)
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辐射供冷是改善室内热环境,降低能耗的有利解决方式,通过结合通风系统处理潜热负荷,消除辐射冷表面结露风险,缓解辐射末端热惰性的不利影响,扩展气候、建筑适用范围。辐射供冷系统具有的优势特点激发了大量关于辐射供冷的舒适性、传热分析、能耗模拟、控制策略、系统构造等方面的研究,力求开发精确高效的控制策略,充分挖掘辐射供冷系统节能潜力,最大限度的利用可再生能源。因此,研究采用实验结合模拟方法探究地板辐射供冷系统结合通风系统的控制策略优化。选取济南某办公建筑进行实验测试,在实验现场布置测点,监测室内环境参数、送风温度和送风量、供回水温度和流量等参数,研究地埋管直供地板辐射供冷系统与置换通风系统的现场运行控制。基于辐射地板表面温度与室内空气露点温度间的大小关系、室内与室外空气温湿度范围以及室内待处理的热湿负荷三方面因素,提出复合供冷系统控制策略,并且应用于实验现场工况,包括间歇运行工况、不同初始室内温湿度工况以及室内热源突增工况。通过分析实施控制策略对室内热环境的影响得出:(1)室内操作温度均维持在26~27°C间,达到ASHRAE热舒适标准。(2)周末间歇运行控制采取的地板辐射供冷系统预冷时间为辐射地板表面温度达到总温度变化幅度的63%所用时间τ63的2.5~3倍。(3)在不同初始室内温湿度工况中,初始室内湿度高于75%时,置换通风系统提前工作时间1~1.5小时启动,初始室内湿度低于75%时,置换通风系统延迟开启,且提高送风温度1~2°C。(4)室内热源突增情况下,将送风量增到最大值,及时处理室内增多的热湿负荷。因此,实现了辐射供冷系统的动态优化控制,有利于室内热舒适性与系统节能。利用瞬态系统模拟软件TRNSYS与参数分析工具j EPlus,进一步优化地板辐射供冷系统结合通风系统的控制策略,通过j EPlus平台设置室内热源发热量与系统运行参数的替代值,创建模拟工况,TRNSYS接收模拟工况信息,总共模拟4820个工况,由j EPlus收集模拟结果。根据预期平均投票(PMV)定义的热舒适约束条件,与能耗最低目标,处理分析模拟结果。并利用实验数据验证模型准确性。模拟结果表明:(1)启动阶段室内初始湿度为85%时通风系统提前地板辐射系统1小时开启,室内初始湿度为75%时通风系统与地板辐射系统同时开启。(2)运行阶段室内热源增加引起供冷量变化最大,约0.2~0.5 k W·h。(3)通风系统与地板辐射系统显热负荷承担比例(Sv/SR)增大和PMV值减小都会使能耗升高。(4)提出复合供冷系统协同控制策略,将PMV作为判定参数,调整Sv/SR,实现动态控制与稳态控制相结合,保证PMV在-0.5~0.5之间,节能率最高达到26.2%。
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