【摘 要】
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由于太阳能的绿色、无污染,近年来在我国的建筑采暖中的应用越来越广泛。昆明虽然气候温和,但冬季早晚温差较大,夜间和阴冷天有采暖需求。而冬季刚好是昆明地区太阳辐射资源较好的时段,利用太阳能采暖,不但可以提高生活舒适性,而且节能减排效果明显。为研究太阳能采暖在昆明地区的运行特性,本文搭建了空气源热泵作辅助热源的太阳能采暖系统,分别对供暖末端为散热器和地板辐射采暖两种主流采暖方式为研究对象,对所搭建的单体
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由于太阳能的绿色、无污染,近年来在我国的建筑采暖中的应用越来越广泛。昆明虽然气候温和,但冬季早晚温差较大,夜间和阴冷天有采暖需求。而冬季刚好是昆明地区太阳辐射资源较好的时段,利用太阳能采暖,不但可以提高生活舒适性,而且节能减排效果明显。为研究太阳能采暖在昆明地区的运行特性,本文搭建了空气源热泵作辅助热源的太阳能采暖系统,分别对供暖末端为散热器和地板辐射采暖两种主流采暖方式为研究对象,对所搭建的单体建筑室内进行太阳能供暖研究,分析比较不同采暖末端、不同天气条件和供暖温度下,所需供热量以及室内供暖的温度及空气流动分布、热舒适度等特性,以期对昆明地区太阳能采暖的研究及工程应用提供一定的参考意义。主要研究内容和结论如下:（1）在室外环境温度相近的连续晴天,设定房间采暖温度为18℃进行夜间实验。结果表明:地板辐射采暖室内平均温度高于散热器采暖室内平均温度,且两种末端采暖室内水平方向以及垂直方向温差都不大,均符合ISO 7730标准中室内垂直温差最大不超过3℃的要求,且地板辐射采暖室内温差要低于散热器采暖,均匀性更好;21:00到次日8:00,散热器采暖PMV（预计平均热感觉指数）在-0.93到-0.64之间波动,PPD（预计不满意者的百分数）的范围为13%到24%,地板辐射采暖PMV在0.06到0.23之间波动,PPD的范围为5%到6%,地板辐射采暖热舒适性较高;散热器供热量范围在1012k J到2564k J变化,辐射地暖供热量范围在1105k J到1728k J变化,表明地板辐射采暖要更加节能。（2）在室外环境温度相近的连续阴冷天气,设定采暖温度为14℃进行夜间实验,结果表明:从整体趋势来看,两种末端采暖的室内平均温度变化趋势大致相同,都是先上升后平稳,平稳后地板采暖室内温度约为11℃,散热器采暖温度约10℃。在实验的测试的基础上,运用Fluent仿真软件对散热器和地板辐射采暖进行数值模拟。为了模拟结果的准确性,对三维模拟模型进行了网格独立性验证,并和实验结果进行了对比,保证模拟结果的准确性。主要研究内容和结论如下:（1）当对晴天夜间设定房间供暖温度为18℃进行模拟时,结果表明:散热器采暖截面温度云图至下而上温度逐渐升高,地板辐射采暖截面云图至下而上温度逐渐降低,垂直温差均不超过3℃;地板辐射采暖室内温度以及空气流速均高于散热器采暖,且温度分布也更加均匀,温度分层现象没有散热器采暖明显,得到的模拟温度和实验所得温度变化规律基本相同;散热器采暖达到室内平衡温度为18.2℃左右,地板辐射采暖室温为19.3℃左右,之后温度变化较为均匀;地板辐射采暖内壁面温度比散热器采暖更加均匀。（2）当对阴冷天气设定房间温度为14℃进行模拟的结果表明:散热器采暖室内平均温度为10.7℃,地板采暖室内平均温度为13.2℃,散热器采暖室内不同截面温度均低于地板采暖下的室内温度,且散热器采暖室内温度分层明显,温度不均匀性高于地板辐射采暖。
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