为减少煤炭等常规能源的消耗,我国明确提出了“双碳目标”作为能源结构调整优化的新方向,同时出台了煤电调峰等政策,推广使用电等高效清洁能源代替传统煤炭进行采暖。其中,固体蓄热电采暖在实现移峰填谷的同时降低采暖费用,但在使用过程中存在表面温度较高及放热过程不均匀等问题,无法在舒适性要求较高房间作为辐射末端进行供暖。作为数量较多、散热量大且供暖需求复杂的高大空间建筑,在使用传统供暖方式中存在垂直温差大、吹风感严重、供暖费用高和供暖时段不连续等问题。综上,为高大空间寻求更低碳化、经济化和舒适化的采暖方式是建设的重点。因此本文提出了将固体蓄热与高大空间辐射供暖相结合的方案,将固体蓄热模块吊装在大空间顶棚处进行辐射供暖。既可以通过辐射传热方式解决高大空间对流采暖时存在的空气分层严重、上热下冷的问题,还可以降低大空间采暖的运行费用。同时夜间蓄热的模块在满足大空间日夜不同供暖需求的基础上,避免了辐射面温度太高带来的安全隐患。本文通过实验与模拟的方式,对固体蓄热辐射模块进行优化研究,并对模块在大空间的实际采暖进行热环境分析与舒适性研究。首先进行固体蓄热辐射模块的结构设计及运行实验,使用瞬态平面热源法导热仪进行蓄热材料和保温材料热物性的测量,对加热功率为100W、150W、200W、250W的模块进行6h蓄热实验,并选用150W功率的模块进行6h蓄热、18h放热实验。结果表明,蓄放热周期内加热面温度最高达205.8℃,纯放热7h内辐射面温度高于40℃,9h内辐射温度高于20℃,非辐射面外壳阻热效果良好。基于实验测试和传热学理论,运用软件建立模块传热模型,并通过误差分析验证了模型的准确性。随后,基于模块倾斜角度、蓄热体厚度、加热板位置和辐射侧保温棉厚度四个结构因素对模块进行模拟优化及加热功率的影响分析。模拟结果表明,模块辐射面水平朝下摆放时,辐射面温度处于有效辐射范围的时间最长,且水平摆放时的非辐射面平均温度最低,为56.2℃;随着蓄热体厚度的增加,模块各阶段的温变速率减小,5cm厚度蓄热体的有效辐射率为71.37%;加热板位置的改变对模块整体热变化影响较小,随着加热板内移,辐射表面及内部加热板最高温度减小、外壳最高温度增大;辐射面侧保温层厚度的影响随着厚度增加而减弱,厚度为1cm时的有效辐射率较其余厚度高。加热功率的增大使得模块各部分间的传热效率提高,模块各部分温度线性增长,有效辐射时间也随之延长。之后建立高大空间辐射供暖房间模型,将上述优化模型作为辐射单体应用于大空间,并对该空间进行运行周期内的热环境仿真。结果表明:除辐射板附近区域的垂直温差较小,工作时段结束时刻房间整体温度在12℃左右,24h内室内温度均高于5.6℃,满足防冻要求。室内空气存在微弱流动,除墙体附近向下冷气流,其余区域气流均匀分布且小于0.1m/s,同一水平面平均速度低于0.055m/s,符合ISO7730标准和设计规范对冬季室内平均风速的要求。最后,选用单块加热功率为150W、200W分别进行6h、8h蓄热,共四种运行方案,对比不同方案房间的热响应特性和工作区域的热舒适性。结果表明,蓄热时间越短、蓄热功率越大,房间速度场波动越大,功率为200W的两个方案的温度波动幅度明显大于150W功率方案,8h蓄热方案房间的有效供暖时间较长但在蓄热初始存在低于防冻温度的时段。四种运行方案下的大空间热环境均能满足两大主要供暖需求;基于供暖效果不保证率和操作温度,方案三的房间热舒适性明显优于其余三种方案,可满足90%以上人员的热舒适性需求;四种方案的温度不均匀系数均低于0.0022,温度分布均匀;方案二、三的速度场分布最均匀。本课题为固体蓄热技术在高大空间辐射供暖的应用研究和推广使用提供了理论基础。