【摘 要】
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辐射冷却空调系统在降低能耗,提高热舒适性方面具有足够的潜力,辐射冷却被认为是一种高性能的空间冷却技术。由于辐射板结露限制,无法承担潜热负荷,需要辅助独立新风除湿系统联合运行,造成系统需要提供双冷源,增加系统能耗。重力循环柜是一种新型辐射末端,重力循环柜内部腔体内的自然对流强化了空气和毛细辐射管的换热。本文提出了转轮除湿与重力循环柜复合空调系统,建立了转轮除湿与重力循环柜复合空调系统数学模型,搭建了
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辐射冷却空调系统在降低能耗,提高热舒适性方面具有足够的潜力,辐射冷却被认为是一种高性能的空间冷却技术。由于辐射板结露限制,无法承担潜热负荷,需要辅助独立新风除湿系统联合运行,造成系统需要提供双冷源,增加系统能耗。重力循环柜是一种新型辐射末端,重力循环柜内部腔体内的自然对流强化了空气和毛细辐射管的换热。本文提出了转轮除湿与重力循环柜复合空调系统,建立了转轮除湿与重力循环柜复合空调系统数学模型,搭建了复合空调系统的实验台,对重力循环柜和系统特性进行了实验研究,对复合空调系统特性和空调房间的热舒适性进行了数值模拟研究。具体的主要内容包括:在供水温度为10.0～18.0℃时,实验研究了重力循环柜传热性能,实验结果表明:重力循环柜辐射传热系数在5.5～6.0 W/m2.K之间,对流传热系数的范围为8.0～11.0 W/m2.K。重力循环柜的制冷量随着供水温度的降低呈非线性的升高,辐射供冷量占比在9.5%～10.5%之间。供水温度为10℃时,重力循环柜制冷量为2327.3 W,PMV在-0.5～0.5之间,能满足人体舒适度Ⅰ级要求。动态实验分析表明转轮除湿与重力循环柜复合空调系统能满足夏季空调房间降温除湿要求。基于实验系统的结构,利用TRNSYS瞬时系统模拟软件对复合空调系统在西安夏季供冷期的能耗情况进行了分析,模拟结果表明:7月和8月能耗分别为11894.25 KW·h和11081.63 KW·h,供冷期除湿转轮的再生能耗在全部能耗中占比最高,占66%。对五个典型地区的能耗结果表明,在北京和沈阳地区中湿地区,系统除湿量较低,再生温度较低,系统能耗小;在成都、上海和广州高湿地区,系统除湿量较大,再生温度较高,系统能耗高。在太阳能资源丰富地区可采用太阳能提供部分再生加热量,系统能耗将大大降低。基于实验系统的空调房间,利用AIRPAK软件对转轮除湿与重力循环柜复合空调系统进行了热舒适性模拟研究,以PMV为指标,对四个主要供冷参数进行了排序,据此得出了最优的参数设置方案:毛细管表面温度14℃,新风温度28℃,新风含湿量6.5 g/kg,新风速度1.5 m/s。以最优方案运行的重力循环柜,人体活动区域所在截面,垂直温差小于2.0℃;室内湿度场分布均匀;房间内平均PMV为0.21,平均PPD为6%,室内热舒适较高,满足人体的热舒适性要求。
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