独立新风与辐射供冷系统防结露问题探讨[1]
辐射空调末端+独立新风的医院空调系统设计示例
辐射空调末端+独立新风的医院空调系统设计示例摘要利用焓湿图绘制全年室外空气状态参数的散点分布图,分析了昌吉地区的气候特征。
根据当地气候特点,分别介绍了冬夏季两个工况空调系统的末端形式及新风处理情况,通过计算得出:医院病房楼选择辐射空调末端+独立新风空调系统形式,热舒适性满足要求。
关键词辐射空调新风系统气候特征焓湿图医院0 引言我国西北地区夏季室外干球温度高,湿球温度较低,气候干燥;属于寒冷或严寒地区,冬季需要供暖,地板辐射空调末端具有舒适、节能、无噪音、无吹风感等优点,给人以安静舒适的室内环境,冬夏可以利用一套末端系统,减少初投资,设计方案初期这种空调末端也是得到示例医院极力建议使用的一种空调末端。
辐射空调系统夏季可以利用高温水供给辐射末端,就能达到舒适性要求,提高冷源设备COP,也可以利用“天然冷源”比如冷却塔供冷、深井水、蒸发冷却等作为冷源,实现能源的合理利用,节能效果明显。
自从2019年新冠病毒的出现,大家对空调系统的质疑,辐射空调末端+独立新风是一种完全避免了室内回风的空调系统设计,辐射空调末端经过多年的学术研究与实践,具有良好的热舒适性已在民用建筑中获得应用[1-3],本文对昌吉州人民医院利用这种空调系统设计进行了详细的阐述。
1 工程概况及当地气候特征1.1 建筑工程概况昌吉州人民医院新区医院建设项目(见图1),项目建设地点位于新疆昌吉市,建设用地面积219830.8㎡,本项目总建筑面积340000㎡,总床位数2000床,分为一、二期建设。
其中一期建筑面积258000㎡,拟建1500床,二期建筑面积82000㎡,拟建500床。
本工程为一期工程的医疗综合楼项目,为一类建筑,抗震设防烈度为8度,建筑面积224270㎡,地上162170 ㎡,地下62100㎡,地下2层,地上13层,建筑物总高59.95m。
图1 昌吉州人民医院效果图1.2 昌吉地区室外气候特征在暖通空调设计中,室外气象参数是确定冷热源方案、空调系统形式的主要依据,昌吉所处气候分区为严寒C区,昌吉市属中温带区,为典型的大陆性干旱气候,具有冬季寒冷、夏季炎热、昼夜温差大、降水量较少的特点。
辐射供冷
辐射供冷的分类
吊顶式 如图所示
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辐射供冷的分类
地板式
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辐射供冷的分类
解决方法
(2)“疏导结露”的墙壁式辐射板模型 的工作原理.
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解决方法
优点:采用“疏导结露”型辐射板的供冷 系统,一方面可以采用相对较低的供水温 度来提高辐射供冷能力;另一方面使得辐 射供冷空调系统可以更好地适用于热湿地 区,使辐射供冷空调系统的市场应用得以 推广。
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解决方法
缺点:由于要在辐射板表面开微槽道, “疏导结露”型辐射板的加工工艺及表面 处理的难度较高,辐射板的成本会有所提 高。 “疏导结露”型辐射板目前还只是一种设 想,具体的理论分析、开发和应用方面还 有很多工作要做。
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解决方法
预先通风除湿,等室内的空气露点温度下 降到相应的值,再启动辐射供冷系统。 缺点:采用预先通风除湿的方案虽然能解 决系统启动初期的结露问题,但预先通风 除湿的时间缺少具体有效的数值参考。室 内空气预先通风除湿的时间与供冷房间的 启动湿负荷有关,辐射板表面设计温度的
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浅议辐射供冷空调系统在工程中的应用
行方式, 包括 与 置换 通 风 、 立新 风和 地 源热 泵等 系统 的联合 应 用 , 独 最后展 望 了辐射 空调 系统今
后发 展 的前景 , 并提 出 了相 应的 建议 。
关键 词 :辐 射 空调 ; 置换通 风 ; 独立新 风 ; 地 源 热泵
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3同济 大 学 制冷 与 热 工 研 究 所 , 海 2 0 9 . 上 0 0 2)
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摘 要 :根 据 对辐射 空调 系统特 性 的分析 ,介 绍 了其在 实际工 程 中与其 它空调 系统 的联 合 运
独立新风结合吊顶冷辐射板(DOAS+CRCP)空调系统的应用
Jog 以宾 夕法 尼 亚州 立 大学 的一 问 工作 室 为对 en
象 ,全 年逐 时能耗模 拟 显示 D A + R P系统 比过渡 O SC C 季使用 全新 风免费供 冷的 V V系统节 电 4%; m a。 A 2 Mu m  ̄ 以费城 的一栋建筑物 为对象进行分析 得 出D A + R P O SC C 系 统 全 年 的 运 行 费 比 常 规 的 V V 系 统 节 省 2% ; A 9
能耗 , 而且也会增加设备的初投资。 其次 , 尽管 V V系 A
统采 用定静 压或 者变 静压 的方式 对送 风机 进行 变频调 节起 到节省 空气 输送 能耗 的作用 , 但是 从根 本上讲 , 空 气输 送冷 、 热量 的能力 远逊 于水 。 因此近 年来部 分专 业人 员倾 向于 采用独 立新 风系 统( 以下 简称 D A ) O S 来解 决 前 述 室 内空气 品 质 问题 , 采 用 吊顶冷 辐 射板 ( 以下 简称 C C ) 解决 能 耗增 加 R P来 的问题 。将 D A O S和 C C R P相结 合 的空调 系统 成 为 目 前 国际上 比较受关 注 的一项 新技 术 ,但 由于种 种 原 因
能说 明问题 。
的 V V系 统在 任何 工 况 下均 应根 据 ( 区 ) 高 新 风 A 各 最 比来调整 系统 的新 风量 , 以解 决室 内空气 品质 问题 。 但 空 调 季新 风量 的增 加将 会 导致 系统 的冷 负荷 有 1%一 5 2 %、 负荷 有 1%的增 加 , 不仅 会增 加 系统 的运行 0 热 0 这-● Nhomakorabea.
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中图分类号 : U 3 T 8
文献标 识码 : B
文章编号 : 6 8 4 ( 0 6 0 — 0 1 0 1 0 — 4 9 2 0 )5 0 6 — 4 0
辐射制冷系统防结露措施的实施
辐射制冷系统防结露措施的实施辐射制冷系统防结露措施的实施辐射制冷系统防止结露的措施是非常重要的,下面将逐步介绍实施这些措施的步骤。
第一步:保持室内温湿度合适为了防止辐射制冷系统出现结露,首先需要保持室内温湿度在合适的范围内。
一般来说,室内温度应保持在舒适的范围内,最好是在20℃到26℃之间。
同时,相对湿度应保持在40%到60%之间。
过高或过低的温湿度都容易导致结露的发生。
第二步:维护辐射制冷系统的正常运行为了防止辐射制冷系统结露,必须确保系统正常运行。
定期检查和维护辐射制冷系统是非常重要的。
这包括清洁和更换过滤器,检查和修复系统中的任何漏水问题,以及确保系统的各个部分正常工作。
第三步:使用隔热材料为了减少辐射制冷系统结露的潜在问题,可以在辐射体表面周围使用隔热材料。
这些材料可以帮助减少冷凝水形成的概率,并提高系统的能效。
第四步:增加通风增加室内的通风可以帮助减少辐射制冷系统结露的可能性。
通过增加新鲜空气的流动,可以将过多的湿气排出室内,从而减少结露的风险。
可以通过开启窗户,安装通风设备或使用空气净化器来实现增加通风。
第五步:使用除湿设备除湿设备是防止辐射制冷系统结露的有效工具。
这些设备可以将过多的湿气从室内空气中去除,从而减少结露的可能性。
可以选择适合房间大小和湿度水平的除湿设备,并根据需要设置合适的湿度水平。
综上所述,防止辐射制冷系统结露需要一系列的措施。
保持室内温湿度合适,维护系统正常运行,使用隔热材料,增加通风和使用除湿设备是实施这些措施的重要步骤。
通过采取这些措施,可以有效地减少辐射制冷系统结露的可能性,提高系统的性能和可靠性。
096辐射供冷系统简介和设计初探
辐射供冷系统简介和设计初探天津大学环境科学与工程学院王硕田喆摘要:辐射吊顶系统供冷是一项新技术,其最大的优越性在于极高的室内空气质量和节能潜力。
本文介绍了辐射吊顶系统的原理、分类和结构形式,与一般传统空调做了对比,着重指出了这种新技术的优势。
文章的最后举了一个例子来说明辐射吊顶的设计方法和选型方法。
关键词:辐射供冷冷梁冷天花设计方法0.引言辐射技术供冷起源于上世纪80年代的欧洲。
到目前为止,辐射供冷已经在欧洲的各大商场、银行、超市得到了广泛的应用,尤其是在德国和瑞士。
辐射供冷的优越性主要体现在以下几个方面:(1)传统空调传递热量的介质主要是空气,但是空气比热容只有水的1/4200,在传递同样热量的条件下所需的水量远小于空气,辐射供冷在输配传热介质上的耗能要比传统空调小得多。
(2)传统的风机盘管加新风系统噪音大,冷凝存在易造成细菌滋生,但辐射供冷无噪音、无冷凝水。
(3)传统的空调如果要想实现温、湿度的同步控制,一般需要对送风再热,导致能耗增加。
通常做法是牺牲温湿度中的一项,从而影响室内的热舒适性。
辐射供冷可以实现温湿度分离控制,且辐射供冷在室内形成的温度梯度很小,风速极小,达到良好的室内舒适性。
(5)随着现代办公室中电子设备的增加,房间的冷负荷也逐渐增大,由于传统空调送风温差的限制,不得不增大送风量,但这样又会引起室内风速有超标的危险。
辐射供冷能将显热和潜热分开处理,很好地解决了这个问题,因此辐射供冷有着传统空调无法比拟的优势。
但是辐射供冷在我国起步较晚,至今还未有实际场所大面积的应用,仅仅停留在理论研究和实验室论证阶段。
随着国家提倡的节能减排政策愈来愈受到重视和人们对室内环境要求的日益增高,辐射供冷技术在我国也会受到越来越多的重视。
1.辐射供冷系统设备分类辐射供冷系统与环境之间的热交换有辐射和对流两种形式,根据各自所占总换热量比例不同,通常将辐射供冷的设备分为辐射式和对流式两种。
此外,对流式供冷还可以进一步分为主动式冷梁和被动式冷梁两种特殊形式。
住宅辐射制冷-独立新风空调系统负荷比的多目标优化
住宅辐射制冷-独立新风空调系统负荷比的多目标优化作者:张国强傅凯能张帆许字行张园园来源:《湖南大学学报·自然科学版》2020年第09期摘要:為实现辐射制冷-独立新风空调系统负荷比的多目标优化,引入了BES-CFD耦合仿真方法,以长沙市某应用辐射制冷-独立新风空调系统的住宅房间为研究案例,同时研究了不同的送风温差和不同负荷比下的系统能耗及室内热环境,从节能、热舒适和运行安全性的角度,分析了最佳负荷比范围. 结果表明:考虑系统节能性时,不同送风温差的最佳负荷比范围分别为:46%~85%(4 ℃)、16%~85%(6 ℃)、3%~85%(8 ℃),且送风温差较大时更节能. 从热舒适角度分析,最佳负荷比范围分别为:20%~72%(4 ℃)、16%~59%(6 ℃)、3%~50%(8 ℃),较小的送风温差具有更大的负荷比调节区间. 各工况下顶板与地板壁面温度均高于近壁面空气露点温度,无结露风险. 综合考虑节能性、舒适性及安全性的最优负荷比宜取:46%~72%(4 ℃)、16%~59%(6 ℃)、3%~50%(8 ℃).关键词:辐射空调;耦合仿真;负荷比;能耗;热舒适中图分类号:TU831.3 文献标志码:A文章编号:1674—2974(2020)09—0158—11Abstract:In order to implement the dual-objective optimization of load ratio of the combined ceiling radiant cooling panel and DOAS air-conditioning(CRCP-DOAS) system, BES-CFD co-simulation is introduced. Taking a residential room in Changsha with applications of CRCP-DOAS system as a research case, energy consumption of the system and indoor thermal environment are studied under different load ratio of three supply air temperature difference, and the optimal load ratio range is obtained from the perspective of energy saving, thermal comfort and safety. The results show that when considering the energy saving of the system, the optimal load ratio ranges are 46%~85%, 16%~85%, 3%~85% at the supply air temperature difference of 4 ℃,6 ℃,8 ℃,respectively. And it is more energy efficient when the supply air temperature difference is larger. From the perspective of thermal comfort, the optimal load ratio ranges are:20%~72%(4 ℃),16%~59%(6 ℃),3%~50%(8 ℃),respectively. And the load ratio has a larger adjustment interval when the supply air temperature difference is smaller. Under each load ratio, the surface temperature of ceiling and floor is higher than the air dew-point temperature near the surface, so there is no condensation risk. The optimal load ratio ranges are 46%~72%(4 ℃),16%~59%(6 ℃),3%~50%(8 ℃),respectively,under comprehensive consideration of energy efficiency,thermal comfort and safety.Key words:radiant cooling system;co-simulation;load ratio;energy consumption;thermal comfort辐射空调因其节能性[1]、舒适性[2]及污染小[3]等优点而逐渐成为人们新的选择. 低温地板辐射供暖作为最先开发的辐射空调技术,在北美、欧洲已有30多年的使用历史[4]. 近年来,以顶板辐射供冷为代表的辐射供冷技术受到广泛关注与研究[5-8].然而单独的辐射空调系统只能承担室内显热负荷,因此辐射空调通常配合独立新风系统来满足室内除湿和较高的空气品质要求. 辐射空调与独立新风复合系统与常规对流空调相比可节能30%~40%,具体的节能潜力大小取决于系统设计、建筑负荷、气候区域等因素[9]. 在系统设计方面,辐射末端显热负荷承担比例(辐射末端承担显热负荷/总显热负荷,以下简称“负荷比”)是一个重要参数,它不仅影响系统能耗,而且影响室内热环境,以能耗和热舒适为目标进行仿真研究是一个很有价值的研究课题. Kilkis等[10]对土耳其安卡拉民族博物馆的辐射空调与独立新风复合系统在不同负荷比时的能耗进行了分析,结果表明系统在负荷比为60%时能耗降到最低;隋学敏等[11]对住宅夏季工况辐射与新风复合系统的负荷比做了CFD分析,从热舒适及空气品质的角度得出高、中、低三种负荷工况下的负荷比最优范围;隋学敏等[12]还用DeST能耗分析软件研究了夏季工况住宅毛细管辐射空调与独立新风复合系统在不同送风系统形式、热回收形式时能耗随负荷比的变化,发现能耗始终随负荷比的增加而降低;Evren等[13]建立了一个混凝土埋管辐射空调试验舱,采用电加热风机送风,通过对比冬季不同作用温度下的能耗随负荷比的变化情况,得出了负荷比的最优范围为0.65~0.75.至今,关于负荷比的仿真研究,都是分别通过能耗或热舒适的单目标优化得到适宜的负荷比范围,而在实际工程中需同时考虑节能性、舒适性及安全性对负荷比进行多目标优化. 为了实现负荷比的多目标优化,本文引入BES-CFD耦合仿真,以长沙市某应用辐射制冷-独立新风空调系统的住宅房间为案例,同时对系统能耗、室内热环境及结露风险进行分析,以节能性、热舒适性和安全性为目标优化负荷比,为辐射制冷-独立新风空调系统的优化设计提供理论基础.1 BES-CFD耦合仿真与系统模型1.1 BES-CFD耦合仿真BES仿真用于全面分析建筑能源系统能耗,而对于室内气流组织则采用多节点模型[14]来预测,该模型将每个房间视为空气温度与压力均匀混合的一个节点. 在研究存在室内空气温湿度分层现象的空调系统时,BES软件无法精确分析室内气流组织及局部热环境. 而CFD软件通过求解Navier-Stokes方程,能够准确预测室内温度与气流分布. 但CFD在建筑系统仿真中也存在不足之处,一方面是准确和动态的边界条件的获取十分困难,另一方面是CFD需要消耗大量计算资源. 因此尽管实际建筑边界条件是动态的,单独的CFD仿真也往往只能做静态边界条件下的流场分析. 为了使两种软件能够互补,近年来出现了一些耦合仿真接口与平台,例如FMI(Functional Mock-up Interface)、BCVTB(Building Controls Virtual Test Bed)、AAMM (Agent and Artefact for Multiple Models)等[15]. 在耦合仿真中,两种软件相互交换数据,BES 提供边界条件,而CFD提供局部热环境数据,相互取长补短,因此对于存在明显室内温度分层的空调系统,耦合仿真比单独仿真的计算结果更精确[16].1.2 准动态松耦合方法本文选取EnergyPlus作为BES软件,Ansys Fluent作为CFD软件,BCVTB作为耦合仿真平台. 由于BCVTB暂无接口与Fluent直接连接,本文用Matlab作为媒介来调用Fluent. 各软件之间的协同工作关系如图1所示.耦合方法能够在精度与计算资源间达到较好的平衡. 因此本文选用准动态松耦合的方法实现EnergyPlus与Fluent之间的数据交互.具体仿真流程见图2. 首先EnergyPlus执行tn时刻的计算,并将Fluent计算所需的边界条件通过BCVTB接口传递至Matlab. Matlab将数据写入txt文档,通过脚本完成Fluent Journal文件编写,并调用Fluent进行tn时刻的计算. Fluent计算收敛后,Matlab读取数据并通过接口传递至EnergyPlus,进行tn+1时刻的计算. 如此完成一个时间步长的运算.1.3 建筑与模型概况本文研究对象为长沙市某高层住宅中间层A户型的客厅,房间尺寸为4.2 m×8.12 m×3 m,东墙、北墙与西墙均为内墙,南墙与阳台相连并设有大面积玻璃门. 围护结构的传热系数均满足标准限定值,具体参数见表1. 室内热源为人、灯具和其他用电设备. 房间内有2人,每人散热量为120 W,每人散湿量为100 g/h. 灯具功率密度参照《建筑照明设计标准》(GB 50034—2013)[17]设计,居住建筑取6 W/m2,用电设备散热量取6 W/m2. 室内空调设计温度为26 ℃,设计相对湿度为60%. 房间的室内热源时刻表见表2.该住宅区空调形式为混凝土埋管辐射顶板与独立新风复合系统,除顶层屋顶和二层地板做了保温隔热措施外,其余层楼板均未做保温措施,因此标准层的顶板与地面均为冷辐射面. 该系统以地源热泵为冷热源,其中高温冷热水机组夏季供回水温度为16/21 ℃,通过旁通供应18/21 ℃的辐射顶板冷水;低温冷热水机组夏季供回水温度为7/12 ℃,为新风系统提供冷水. 本文EnergyPlus能源系统模型部件均按实际系统构建,以保证仿真的准确性.图3为Fluent几何模型,送风口位于房间南侧地面,回风口位于房间北墙上部. 模型全部划分六面體结构网格,壁面、风口及热源附近局部加密,总网格数为623 761,网格质量均为1.Fluent边界条件在每个时间步长均由EnergyPlus计算提供,包括:人员冷负荷、人员湿负荷、灯光设备冷负荷、壁面温度、送风量、送风温度、送风含湿量等. 完成一个步长的迭代计算后,Fluent输出壁面对流换热系数至EnergyPlus,使其进行下一时间步长的计算.2 模型验证2.1 验证工况的选取徐照南[18]已在2016年5月至6月期间对该住宅进行了试验测试,测试期间系统以固定的工况运行,房间新风量为108 m3/h,新风温度为22 ℃. 由于耦合仿真仅模拟单个房间,辐射动计算流量.为了充分验证耦合仿真模型的准确性,选取了3个具有代表性的试验日作为对比工况,分别为6月7日、6月12日、6月14日,其室外干球温度在一天内的变化如图4所示. 其中,6月14日的峰值温度最高,6月7日次之,6月12日的全天温度最低,3个试验日可分别代表高、中、低3个负荷工况. 本文利用实测的气象数据对EnergyPlus的气象文件进行修改,以保证耦合仿真与试验时的室外气候条件基本一致.2.2 室内垂直温度分布对比至今,关于负荷比的仿真研究,都是分别通过能耗或热舒适的单目标优化得到适宜的负荷比范围,而在实际工程中需同时考虑节能性、舒适性及安全性对负荷比进行多目标优化. 为了实现负荷比的多目标优化,本文引入BES-CFD耦合仿真,以长沙市某应用辐射制冷-独立新风空调系统的住宅房间为案例,同时对系统能耗、室内热环境及结露风险进行分析,以节能性、热舒适性和安全性为目标优化负荷比,为辐射制冷-独立新风空调系统的优化设计提供理论基础.1 BES-CFD耦合仿真与系统模型1.1 BES-CFD耦合仿真BES仿真用于全面分析建筑能源系统能耗,而对于室内气流组织则采用多节点模型[14]来预测,该模型将每个房间视为空气温度与压力均匀混合的一个节点. 在研究存在室内空气温湿度分层现象的空调系统时,BES软件无法精确分析室内气流组织及局部热环境. 而CFD软件通过求解Navier-Stokes方程,能够准确预测室内温度与气流分布. 但CFD在建筑系统仿真中也存在不足之处,一方面是准确和动态的边界条件的获取十分困难,另一方面是CFD需要消耗大量计算资源. 因此尽管实际建筑边界条件是动态的,单独的CFD仿真也往往只能做静态边界条件下的流场分析. 为了使两种软件能够互补,近年来出现了一些耦合仿真接口与平台,例如FMI(Functional Mock-up Interface)、BCVTB(Building Controls Virtual Test Bed)、AAMM (Agent and Artefact for Multiple Models)等[15]. 在耦合仿真中,两种软件相互交换数据,BES 提供边界条件,而CFD提供局部热环境数据,相互取长补短,因此对于存在明显室内温度分层的空调系统,耦合仿真比单独仿真的计算结果更精确[16].1.2 准动态松耦合方法本文选取EnergyPlus作为BES软件,Ansys Fluent作为CFD软件,BCVTB作为耦合仿真平台. 由于BCVTB暂无接口与Fluent直接连接,本文用Matlab作为媒介来调用Fluent. 各软件之间的协同工作关系如图1所示.耦合方法能够在精度与计算资源间达到较好的平衡. 因此本文选用准动态松耦合的方法实现EnergyPlus与Fluent之间的数据交互.具体仿真流程见图2. 首先EnergyPlus执行tn时刻的计算,并将Fluent计算所需的边界条件通过BCVTB接口传递至Matlab. Matlab将数据写入txt文档,通过脚本完成Fluent Journal文件编写,并调用Fluent进行tn时刻的计算. Fluent计算收敛后,Matlab读取数据并通过接口传递至EnergyPlus,进行tn+1时刻的计算. 如此完成一个时间步长的运算.1.3 建筑与模型概况本文研究对象为长沙市某高层住宅中间层A户型的客厅,房间尺寸为4.2 m×8.12 m×3 m,东墙、北墙与西墙均为内墙,南墙与阳台相连并设有大面积玻璃门. 围护结构的传热系数均满足标准限定值,具体参数见表1. 室内热源为人、灯具和其他用电设备. 房间内有2人,每人散热量为120 W,每人散湿量为100 g/h. 灯具功率密度参照《建筑照明设计标准》(GB 50034—2013)[17]设计,居住建筑取6 W/m2,用电设备散热量取6 W/m2. 室内空调设计温度为26 ℃,设计相对湿度为60%. 房间的室内热源时刻表见表2.该住宅区空调形式为混凝土埋管辐射顶板与独立新风复合系统,除顶层屋顶和二层地板做了保温隔热措施外,其余层楼板均未做保温措施,因此标准层的顶板与地面均为冷辐射面. 该系统以地源热泵为冷热源,其中高温冷热水机组夏季供回水温度为16/21 ℃,通过旁通供应18/21 ℃的辐射顶板冷水;低温冷热水机组夏季供回水温度为7/12 ℃,为新风系统提供冷水. 本文EnergyPlus能源系统模型部件均按实际系统构建,以保证仿真的准确性.图3为Fluent几何模型,送风口位于房间南侧地面,回风口位于房间北墙上部. 模型全部划分六面体结构网格,壁面、风口及热源附近局部加密,总网格数为623 761,网格质量均为1.Fluent边界条件在每个时间步长均由EnergyPlus计算提供,包括:人员冷负荷、人员湿负荷、灯光设备冷负荷、壁面温度、送风量、送风温度、送风含湿量等. 完成一个步长的迭代计算后,Fluent输出壁面对流换热系数至EnergyPlus,使其进行下一时间步长的计算.2 模型验证2.1 验证工况的选取徐照南[18]已在2016年5月至6月期間对该住宅进行了试验测试,测试期间系统以固定的工况运行,房间新风量为108 m3/h,新风温度为22 ℃. 由于耦合仿真仅模拟单个房间,辐射动计算流量.为了充分验证耦合仿真模型的准确性,选取了3个具有代表性的试验日作为对比工况,分别为6月7日、6月12日、6月14日,其室外干球温度在一天内的变化如图4所示. 其中,6月14日的峰值温度最高,6月7日次之,6月12日的全天温度最低,3个试验日可分别代表高、中、低3个负荷工况. 本文利用实测的气象数据对EnergyPlus的气象文件进行修改,以保证耦合仿真与试验时的室外气候条件基本一致.2.2 室内垂直温度分布对比至今,关于负荷比的仿真研究,都是分别通过能耗或热舒适的单目标优化得到适宜的负荷比范围,而在实际工程中需同时考虑节能性、舒适性及安全性对负荷比进行多目标优化. 为了实现负荷比的多目标优化,本文引入BES-CFD耦合仿真,以长沙市某应用辐射制冷-独立新风空调系统的住宅房间为案例,同时对系统能耗、室内热环境及结露风险进行分析,以节能性、热舒适性和安全性为目标优化负荷比,为辐射制冷-独立新风空调系统的优化设计提供理论基础.1 BES-CFD耦合仿真与系统模型1.1 BES-CFD耦合仿真BES仿真用于全面分析建筑能源系统能耗,而对于室内气流组织则采用多节点模型[14]来预测,该模型将每个房间视为空气温度与压力均匀混合的一个节点. 在研究存在室内空气温湿度分层现象的空调系统时,BES软件无法精确分析室内气流组织及局部热环境. 而CFD软件通过求解Navier-Stokes方程,能够准确预测室内温度与气流分布. 但CFD在建筑系统仿真中也存在不足之处,一方面是准确和动态的边界条件的获取十分困难,另一方面是CFD需要消耗大量计算资源. 因此尽管实际建筑边界条件是动态的,单独的CFD仿真也往往只能做静态边界条件下的流场分析. 为了使两种软件能够互补,近年来出现了一些耦合仿真接口与平台,例如FMI(Functional Mock-up Interface)、BCVTB(Building Controls Virtual Test Bed)、AAMM (Agent and Artefact for Multiple Models)等[15]. 在耦合仿真中,两种软件相互交换数据,BES 提供边界条件,而CFD提供局部热环境数据,相互取长补短,因此对于存在明显室内温度分层的空调系统,耦合仿真比单独仿真的计算结果更精确[16].1.2 准动态松耦合方法本文选取EnergyPlus作为BES软件,Ansys Fluent作为CFD软件,BCVTB作为耦合仿真平台. 由于BCVTB暂无接口与Fluent直接连接,本文用Matlab作为媒介来调用Fluent. 各软件之间的协同工作关系如图1所示.耦合方法能够在精度与计算资源间达到较好的平衡. 因此本文选用准动态松耦合的方法实现EnergyPlus与Fluent之间的数据交互.具体仿真流程见图2. 首先EnergyPlus執行tn时刻的计算,并将Fluent计算所需的边界条件通过BCVTB接口传递至Matlab. Matlab将数据写入txt文档,通过脚本完成Fluent Journal文件编写,并调用Fluent进行tn时刻的计算. Fluent计算收敛后,Matlab读取数据并通过接口传递至EnergyPlus,进行tn+1时刻的计算. 如此完成一个时间步长的运算.1.3 建筑与模型概况本文研究对象为长沙市某高层住宅中间层A户型的客厅,房间尺寸为4.2 m×8.12 m×3 m,东墙、北墙与西墙均为内墙,南墙与阳台相连并设有大面积玻璃门. 围护结构的传热系数均满足标准限定值,具体参数见表1. 室内热源为人、灯具和其他用电设备. 房间内有2人,每人散热量为120 W,每人散湿量为100 g/h. 灯具功率密度参照《建筑照明设计标准》(GB 50034—2013)[17]设计,居住建筑取6 W/m2,用电设备散热量取6 W/m2. 室内空调设计温度为26 ℃,设计相对湿度为60%. 房间的室内热源时刻表见表2.该住宅区空调形式为混凝土埋管辐射顶板与独立新风复合系统,除顶层屋顶和二层地板做了保温隔热措施外,其余层楼板均未做保温措施,因此标准层的顶板与地面均为冷辐射面. 该系统以地源热泵为冷热源,其中高温冷热水机组夏季供回水温度为16/21 ℃,通过旁通供应18/21 ℃的辐射顶板冷水;低温冷热水机组夏季供回水温度为7/12 ℃,为新风系统提供冷水. 本文EnergyPlus能源系统模型部件均按实际系统构建,以保证仿真的准确性.图3为Fluent几何模型,送风口位于房间南侧地面,回风口位于房间北墙上部. 模型全部划分六面体结构网格,壁面、风口及热源附近局部加密,总网格数为623 761,网格质量均为1.Fluent边界条件在每个时间步长均由EnergyPlus计算提供,包括:人员冷负荷、人员湿负荷、灯光设备冷负荷、壁面温度、送风量、送风温度、送风含湿量等. 完成一个步长的迭代计算后,Fluent输出壁面对流换热系数至EnergyPlus,使其进行下一时间步长的计算.2 模型验证2.1 验证工况的选取徐照南[18]已在2016年5月至6月期间对该住宅进行了试验测试,测试期间系统以固定的工况运行,房间新风量为108 m3/h,新风温度为22 ℃. 由于耦合仿真仅模拟单个房间,辐射动计算流量.为了充分验证耦合仿真模型的准确性,选取了3个具有代表性的试验日作为对比工况,分别为6月7日、6月12日、6月14日,其室外干球温度在一天内的变化如图4所示. 其中,6月14日的峰值温度最高,6月7日次之,6月12日的全天温度最低,3个试验日可分别代表高、中、低3个负荷工况. 本文利用实测的气象数据对EnergyPlus的气象文件进行修改,以保证耦合仿真与试验时的室外气候条件基本一致.2.2 室内垂直温度分布对比至今,关于负荷比的仿真研究,都是分别通过能耗或热舒适的单目标优化得到适宜的负荷比范围,而在实际工程中需同时考虑节能性、舒适性及安全性对负荷比进行多目标优化. 为了实现负荷比的多目标优化,本文引入BES-CFD耦合仿真,以长沙市某应用辐射制冷-独立新风空调系统的住宅房间为案例,同时对系统能耗、室内热环境及结露风险进行分析,以节能性、热舒适性和安全性为目标优化负荷比,为辐射制冷-独立新风空调系统的优化设计提供理论基础.1 BES-CFD耦合仿真与系统模型1.1 BES-CFD耦合仿真BES仿真用于全面分析建筑能源系统能耗,而对于室内气流组织则采用多节点模型[14]来预测,该模型将每个房间视为空气温度与压力均匀混合的一个节点. 在研究存在室内空气温湿度分层现象的空调系统时,BES软件无法精确分析室内气流组织及局部热环境. 而CFD软件通过求解Navier-Stokes方程,能够准确预测室内温度与气流分布. 但CFD在建筑系统仿真中也存在不足之处,一方面是准确和动态的边界条件的获取十分困难,另一方面是CFD需要消耗大量计算资源. 因此尽管实际建筑边界条件是动态的,单独的CFD仿真也往往只能做静态边界条件下的流场分析. 为了使两种软件能够互补,近年来出现了一些耦合仿真接口与平台,例如FMI(Functional Mock-up Interface)、BCVTB(Building Controls Virtual Test Bed)、AAMM (Agent and Artefact for Multiple Models)等[15]. 在耦合仿真中,两种软件相互交换数据,BES 提供边界条件,而CFD提供局部热环境数据,相互取长补短,因此对于存在明显室内温度分层的空调系统,耦合仿真比单独仿真的计算结果更精确[16].1.2 准动态松耦合方法本文选取EnergyPlus作为BES软件,Ansys Fluent作为CFD软件,BCVTB作为耦合仿真平台. 由于BCVTB暂无接口与Fluent直接连接,本文用Matlab作为媒介来调用Fluent. 各软件之间的协同工作关系如图1所示.耦合方法能够在精度与计算资源间达到较好的平衡. 因此本文选用准动态松耦合的方法实现EnergyPlus与Fluent之间的数据交互.具体仿真流程见图2. 首先EnergyPlus执行tn时刻的计算,并将Fluent计算所需的边界条件通过BCVTB接口传递至Matlab. Matlab将数据写入txt文档,通过脚本完成Fluent Journal文件编写,并调用Fluent进行tn时刻的计算. Fluent计算收敛后,Matlab读取数据并通过接口传递至EnergyPlus,进行tn+1时刻的计算. 如此完成一个时间步长的运算.1.3 建筑与模型概况本文研究对象为长沙市某高层住宅中间层A户型的客厅,房间尺寸为4.2 m×8.12 m×3 m,東墙、北墙与西墙均为内墙,南墙与阳台相连并设有大面积玻璃门. 围护结构的传热系数均满足标准限定值,具体参数见表1. 室内热源为人、灯具和其他用电设备. 房间内有2人,每人散热量为120 W,每人散湿量为100 g/h. 灯具功率密度参照《建筑照明设计标准》(GB 50034—2013)[17]设计,居住建筑取6 W/m2,用电设备散热量取6 W/m2. 室内空调设计温度为26 ℃,设计相对湿度为60%. 房间的室内热源时刻表见表2.该住宅区空调形式为混凝土埋管辐射顶板与独立新风复合系统,除顶层屋顶和二层地板做了保温隔热措施外,其余层楼板均未做保温措施,因此标准层的顶板与地面均为冷辐射面. 该系统以地源热泵为冷热源,其中高温冷热水机组夏季供回水温度为16/21 ℃,通过旁通供应18/21 ℃的辐射顶板冷水;低温冷热水机组夏季供回水温度为7/12 ℃,为新风系统提供冷水. 本文EnergyPlus能源系统模型部件均按实际系统构建,以保证仿真的准确性.图3为Fluent几何模型,送风口位于房间南侧地面,回风口位于房间北墙上部. 模型全部划分六面体结构网格,壁面、风口及热源附近局部加密,总网格数为623 761,网格质量均为1.Fluent边界条件在每个时间步长均由EnergyPlus计算提供,包括:人员冷负荷、人员湿负荷、灯光设备冷负荷、壁面温度、送风量、送风温度、送风含湿量等. 完成一个步长的迭代计算后,Fluent输出壁面对流换热系数至EnergyPlus,使其进行下一时间步长的计算.2 模型验证2.1 验证工况的选取徐照南[18]已在2016年5月至6月期间对该住宅进行了试验测试,测试期间系统以固定的工况运行,房间新风量为108 m3/h,新风温度为22 ℃. 由于耦合仿真仅模拟单个房间,辐射动计算流量.为了充分验证耦合仿真模型的准确性,选取了3个具有代表性的试验日作为对比工况,分别为6月7日、6月12日、6月14日,其室外干球温度在一天内的变化如图4所示. 其中,6月14日的峰值温度最高,6月7日次之,6月12日的全天温度最低,3个试验日可分别代表高、中、低3个负荷工况. 本文利用实测的气象数据对EnergyPlus的气象文件进行修改,以保证耦合仿真与试验时的室外气候条件基本一致.2.2 室内垂直温度分布对比至今,关于负荷比的仿真研究,都是分别通过能耗或热舒适的单目标优化得到适宜的负荷比范围,而在实际工程中需同时考虑节能性、舒适性及安全性对负荷比进行多目标优化. 为了实现负荷比的多目标优化,本文引入BES-CFD耦合仿真,以长沙市某应用辐射制冷-独立新风空调系统的住宅房间为案例,同时对系统能耗、室内热环境及结露风险进行分析,以节能性、热舒适性和安全性为目标优化负荷比,为辐射制冷-独立新风空调系统的优化设计提供理论基础.1 BES-CFD耦合仿真与系统模型1.1 BES-CFD耦合仿真BES仿真用于全面分析建筑能源系统能耗,而对于室内气流组织则采用多节点模型[14]来预测,该模型将每个房间视为空气温度与压力均匀混合的一个节点. 在研究存在室内空气温湿度分层现象的空调系统时,BES软件无法精确分析室内气流组织及局部热环境. 而CFD软件通过求解Navier-Stokes方程,能够准确预测室内温度与气流分布. 但CFD在建筑系统仿真中也存在不足之处,一方面是准确和动态的边界条件的获取十分困难,另一方面是CFD需要消耗大量计算资源. 因此尽管实际建筑边界条件是动态的,单独的CFD仿真也往往只能做静态边界条件下的流场分析. 为了使两种软件能够互补,近年来出现了一些耦合仿真接口与平台,例如FMI(Functional Mock-up Interface)、BCVTB(Building Controls Virtual Test Bed)、AAMM (Agent and Artefact for Multiple Models)等[15]. 在耦合仿真中,两种软件相互交换数据,BES 提供边界条件,而CFD提供局部热环境数据,相互取长补短,因此对于存在明显室内温度分层的空调系统,耦合仿真比单独仿真的计算结果更精确[16].1.2 准动态松耦合方法本文选取EnergyPlus作为BES软件,Ansys Fluent作为CFD软件,BCVTB作为耦合仿真平台. 由于BCVTB暂无接口与Fluent直接连接,本文用Matlab作为媒介来调用Fluent. 各软件之间的协同工作关系如图1所示.。
“地面辐射供暖供冷+新风系统”在产后康复室中的应用
DOI:10.15913/ki.kjycx.2024.04.055“地面辐射供暖供冷+新风系统”在产后康复室中的应用张淑慧,武昱安,黄金珍,孙晴,彭鑫(中建八局第二建设有限公司,山东济南250000)摘要:为改善月子中心等产后康复机构的室内环境空气质量,解决传统空调系统带来的吹风感、设备噪声、空气污染等问题,提出“地面辐射供暖供冷+新风系统”在产后康复室应用的必要性,从室内温湿度、气流组织、空气洁净度等方面阐述了“地面辐射供暖供冷+新风系统”相对于传统空调系统的优势,通过焓湿图绘制了“地面辐射供暖供冷+新风系统”室内空气的处理过程,并通过有限元分析直观展现了室内气流分布。
研究表明,“地面辐射供暖供冷+新风系统”可以显著提高室内环境的舒适性及空气洁净度,对产后康复机构辐射空调系统的设计、应用和优化具有一定的指导作用。
辐射系统“低温供暖、高温制冷”可以大幅提高冷热源效率,且可以实现节能减排。
关键词:辐射供暖供冷系统;传统空调系统;地面辐射;气流组织中图分类号:TU83 文献标志码:A 文章编号:2095-6835(2024)04-0190-04随着社会的发展,人们的生活水平不断提高,对孕产妇及新生儿健康的关注程度越来越高,对月子会所的需求不断扩增[1],很多产妇选择去月子中心接受产后理疗服务。
然而,目前国内一些月子中心的发展并不成熟,设施参差不齐,管理及服务水平有待提高。
根据身边的一些实例反馈,发现月子中心存在以下问题:空调系统设计不合理、舒适性差、吹风感、噪声问题严重,产妇和新生儿身体虚弱、免疫力低下,空调开启时室内气流分布不均匀、流速较快、温度较低,冷风吹向人体时极易引起感冒及其他疾病;目前集中空调系统管道一般安装在吊顶内,难以进行及时有效的清理,污染严重、细菌滋生,损害人体健康;室内湿度控制系统缺失,夏季室内潮湿、冬季室内过于干燥,舒适性差。
针对此类问题,本文从空气温湿度、气流组织、空气洁净度等方面阐述“地面辐射供暖供冷+新风系统”相对于传统空调系统的优势,以期改善月子中心等机构的室内环境空气质量,为产妇的产后恢复和新生儿的健康成长创造优质的条件。
毛细管平面空调系统的特点及前景
毛细管平面空调系统的特点及前景蒋露;李莉【摘要】简述了毛细管平面空调系统的组成,分析了毛细管平面空调系统在实际应用中的优势和不足,分析结果表明:毛细管平面空调具有环境舒适、卫生、节能、使用寿命长、不易渗漏等优点,具有热反应速度较慢、维修性较差等缺点.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2010(036)009【总页数】3页(P190-192)【关键词】毛细管平面空调;优势;不足【作者】蒋露;李莉【作者单位】华北电力大学科技学院,河北保定,071000;华北电力大学科技学院,河北保定,071000【正文语种】中文【中图分类】TU831.3我国一般民用建筑如酒店、办公楼、医院等,空调能耗已占50%以上。
随着近几年能源危机的出现,以及全球问题的日益严重,人们越来越关心我们赖以生存的地球。
在空调领域内,低能耗的供冷技术成为重要课题,从自然环境中直接得到冷量、不消耗或少消耗能源的辐射供冷加新风系统在国内外科技界得到广泛研究。
辐射供冷系统可以利用自然界中本来就存在的制冷循环,与现有空调送风技术相结合,既节约能源又没有污染,符合当今节能、环保、可持续发展的趋势。
1 毛细管平面空调系统1.1 何谓毛细管平面空调系统毛细管平面空调系统由毛细管辐射供冷系统和独立新风系统组成,独立新风系统承担室内全部潜热负荷和部分显热负荷,毛细管辐射供冷系统承担其余显热负荷,也就是将室内空气品质与热环境分开考虑,独立新风系统保证室内的空气品质,毛细管辐射供冷系统维持室内的热环境。
1.2 毛细管平面空调系统的组成1)毛细管。
毛细管是由直径为3 mm~4 mm的塑料管并排组合而成,毛细管两端接直径20 mm左右的集、分水管。
为了避免毛细管表面结露,毛细管的进水温度一般至少比室内空气的露点温度高1℃~2℃[2]。
毛细管平面空调夏季供回水温度为18℃/20℃;制冷量为 70 W/m2~90 W/m2。
冬季供回水温度为32℃/28℃;制热量为 100 W/m2~150 W/m2。
辐射吊顶防结露控制系统探讨
的频 率 。
与露点温 度允 许偏 差 之和大于冷冻水 出水温度 时 , 启动控制 3 防结露 主 要措施
阀关闭第 Y 片区对应的冷冻水支管, 防止结露的发生, 当控制阀
开启 的个 数 n 于设定值 Ⅳ时 , 小 提高冷冻水 出水温 度设定值 , 如果在设 定时间 t , 阀开启 的个数 n 后 控制 仍小于设定值 Ⅳ时 , 则
2 ℃ 。 8
6 运行 效 果
此工程为麦克维尔 空调在 新疆 的第 一个模 块式 水冷 冷水 机 组工程 , 经过一段 时间运行效果 良好 ; 同时也存在 一些小 问题 : 因
哈密是干燥缺水且 风沙 大 的地 方 , 旦停 水冷 却塔补 水跟 不上 , 一 冷却塔 配套 。每台主机维修 互不影 响 。制冷 主管 道与 D 10采 会造成空调主机高 压 报警 主机停 机 。彩 板厂 房东 西温 差 1℃~ N5 暖主管道并联 。 2o 通过调节 阀门逐步调节 。 C, 4 方型逆流冷却塔 2 : ) 台 流量 : 0m/ 。冷却塔放在室外 。 参考文献: 1 h 0
2 2 防 结露控 制 系统 的 工作原理 .
度却没有 达到结露危险 , 支路冷 冻水 仍然循 环流 动 ;) 该 2 温湿 度 图1 为常规的辐射 吊顶防结 露控 制 系统 。该 冷冻 水供 回水 传感器布 置位 置处 空气露点温度 随时间波动较 大 , 对应控制 导致
管路分别 有 6个支路 , 路均有一个控制 阀并对 应一个 辐射 吊 各支 阀启 闭频 繁。由于顶板附近空气温湿 度分布受 多种 因素影响 , 每 顶片 区 , 片区安装有 一 只温湿 度传 感器 。如 图 2所 示 , 系 个片 区温 湿度 分布对应特点不尽相 同 , 每个 该 因此 需要根据其 分布特 点 统 的防结 露的控制 方式 为 : 首先开 启除湿 系统 , 当室 内空气 的平 布置温湿度传感器 。冷 冻水出水温度 、 点温度允许偏差 、 露 控 均露点温 度 低 于设定值 时 , 开启 冷冻水 各支 路控制 阀 , 然 制 阀开启 最少开启个数 Ⅳ 时间 t 、 等参 数 的设定影 响控制 阀启 闭
温湿度独立控制空调系统的设计
温湿度独立控制空调系统的设计作者:张子平彭伟丛来源:《科技创新与应用》2013年第17期摘要:为了满足室内环境温湿度的要求,空调系统是实现建筑物功能要求的主要系统,冷热负荷的计算是建筑物空调系统中的重要内容。
设计过程中用冷热负荷来确定夏冬空调系统的末端、冷热设备以及输送系统,还决定着空调系统的投资与今后的运行费用。
所以,专门分析研究针对温湿度独立控制系统的冷热负荷计算分析方法具有重要意义。
文章介绍了温湿度独立控制空调系统的设计方法,并分析了辐射供冷系统防结露、新风量的再调节、典型房间的处理等设计难点及其解决措施。
以某建筑为例,分别计算显热负荷和潜热负荷,温度、湿度控制系统的设备选型。
关键词:辐射供冷;负荷计算;显热负荷;潜热负荷1 引言目前,传统的空调系统是温湿度耦合处理过程,所以为了满足湿度的要求就需要使温度过度降低,这样势必造成能源浪费。
近年来,温湿度独立控制空调系统有了快速发展。
其原理是分别处理全热负荷的显热负荷与潜热负荷,根据两种负荷的不同特性,采用不同温度的介质处理。
这样处理显热负荷的冷源只要低于室内空气温度(25℃)即可,考虑10℃温差,冷源温度在15℃左右,因此可以减少温湿度耦合处理造成的高品质冷源的过度消耗,以达到节能的目的[1]。
2 工程实例2.1 工程概况本项目位于中国河北省石家庄市,建设大街与东风路交汇口附近,地理位置优越。
小区总建筑面积11万m2,共5栋楼,其中有4栋大户型高端精装住宅(4.3万m2),配置恒温恒湿空调系统。
另外的1栋商业楼(4#楼),地下商业配套中心的空调系统由开发商另外考虑。
住宅楼1#、2#、3#、5#、及别墅配置先进高端的恒温恒湿空调系统,全年使用。
主要功能是房间四季恒温18~26℃,四季恒湿40~70%,四季提供室内新风。
其中3#楼建筑面积11062m2,空调面积7003m2,地下一层,地上十层。
以下计算数据均以3#楼为例。
2.2 负荷计算温湿度独立控制空调系统的负荷需分别计算新风负荷、显热负荷和湿负荷。
辐射供冷与贴附射流复合空调系统防结露研究
coi n a1 t ce @tC D sf aeiue i l eh lie u d yds b t no oigpn ห้องสมุดไป่ตู้ n o l ga dw la ahd . F t r sdt s a er a v mii ir ui f o l ae ad n .t ow S o mu t t e t h t t i o c n
ZHOU n mi g S ng LV h — u , Ge - n , HI Yi , S ik iCHEN png ZHAO o - h o Yu- i , Zh ng c a
S h o fS i n a i eE i e rn , in s i e st o ce c n c n l g c o l hp a dM rn ngn e i g Ja g uUn v ri o y fS in ea dTe h o o y
合空调 系统 , 通过贴 附射流的贴 附效应来 降低冷 辐射 板表面结露可能性 。主要研究侧壁辐射供冷与竖壁贴
收稿 日期 :0 121 2 1-—6 作者简介 : 明(9 6 )男 , 周根 15 ~ , 教授 ; 江苏省镇江市江苏科技 大学船舶 与海洋工程学 院( 10 3 ; — a :g 7 7 @1 3 o 220 ) m izm 77 6. m E l c
A bs r t t ac :Th a e n r d c st e p n il n h r ce itc ft e c mb n d arc n iin n y tm fr d a t e p p r ito u e h r cp e a d c a a trsis o o i e i-o d t i g s se o a in i h o
关键词 : 辐射供冷 贴附射流 结露 仿真 实验研究 St di o Ant- u es f iconden t on of t Radi t Coolng Sys em w ih sa i he an i t t
用低温送风技术解决辐射供冷结露问题的研究
L e se g LuQixn i nhn S i u i
( ol e f ra o s ut n, h nU iesyo S ine dT c n lg ,4 0 2 ) C lg U b C nt ci Wu a nvri f cec eh oo y 3 2 3 e o n r o t n a
[ y rs r i t o r o l gD w; l a i r uinD S Kewo d ] a a o oi ;e c d ids i t ;OA dn f l c n o r tb o
0 前 言
地 板 辐 射供 冷 由于 其 众 多 的优 点被 广 泛 应 用 于很 多工 用和 民用 建筑 。 但是对 于地 板辐 射供 冷 系
仅仅靠 地板辐射供冷系统处理室 内的热湿负荷时候 ,其供冷 能力受 到了结露问题的限制 ,亦 即单 靠地板辐射供冷 的系统宜用于夏季 冷负荷较小 的地 区或 者是 空气较干 燥而不会引起结露 的冷 负荷
较大的地区 。最后通过设计计算 说明采 用独立新风系统与低温送风技术 结合可 以解决辐射地板 的 结露问题。
第 2 第 6期 2卷 20 0 8年 l 2月
制 冷 与 空 调
Re rg r t n a dAi Co d t n n fi e a i n r n i o i g o i
Vo . 2No 6 1 . 2 De . 0 85  ̄ 5 c 2 0 .5 9
文章编号:17 .6 2( 0 8 60 50 6 1 1 2 0 )0 -5 -5 6
[ s a t E tbi i t o r o l gss m dd lru depr n. t bevn daa  ̄ gtedt,t a Abt c] s lha a o oi t a oa - n ei tAf r sriga l n a iC r a s md n f c n y e n l lo x me eo n n y h a n
辐射供冷系统的节能性分析
式中: dN- 室内空气含湿量, kg/kg do- 新风机组的机器露点含湿量kg/kg Qq- 室内潜热负荷, kW Gx- 新风量, kg/s tn- 室内温度, � (2500- 2.3468tn) - 室内温度tn下水蒸气的汽化潜热, kJ/kg 这样新风机组能耗为Q新=Gx ( t W- t L ) 用温频法进行新风机组能耗计算的过程见表2.
论 文 与 案 例 交 流
�资源节约与环保� 2012 年 第四期
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4 辐射供冷系统能耗计算 4.1 建筑模型 本文 以天津地 区某一 虚拟办 公建筑 (20 �15 �3m ) 为研 究对象, 取夏季室内温度27�, 相对湿度50%, 冬季温度20 �, 相对湿度50%.在此办公楼内每层平均35人, 四层共140人工 作. 每人新风量30 m3/h . 总建筑面积1200 m2 . 工作时间8: 00 � 18: 00 , 空调期内室内保持正压, 可不计算渗透负荷. 照明设备 负荷按18 W/ m2, 工作时间使用, 同时使用系数0.5 .
论 文 与 案 例 交 流
图 � 辐射供冷系统的系统形式
4.2 辐射供冷系统模型建立 辐射供冷系统的系统形式见图2 该系统的特点是新风机组冷冻水供水与冷却吊顶冷冻水 供水由独立运行的两个冷水机组分别供给.冷却吊顶要求的 供水 温度较高, 一般 在16 � 左右 , 如 果制冷机直 接制备这样 较高温度的冷冻水, 相应地可提高制冷机组的蒸发温度, 改善 制冷机的性能系数, 进而降低其能耗. 冷却顶板冷冻水大水流 量通常采用二级泵系统来实现.在过渡季节使用深井水作为 冷源是可行的. 4.3.2 冷却吊顶能耗计算 新风承担的室内显热量Qxx=1. 01 Gx ) ( tN- tL
�资源节约与环保� 2012 年 第四期
辐射供冷研究现状与发展前景
0引言中国社会主义建设进入新时期,在我国的建筑行业迅猛发展的同时,建筑方面的能耗也迅猛增加,我国的能源消耗主要集中在建筑能耗、工业能耗和交通能耗,建筑能耗占总能耗的42%,其中采暖、空调所占用的部分几近70%。
在目前中国已存的将近500亿平方米的建筑中,节能建筑只占1%左右,剩下的不管从围护结构或者是空调系统的角度来考虑都是能耗高的建筑,同纬度的发达国家采暖所耗能源在单位面积上只有我国的30%-50%。
当下我国的建筑能耗浪费非常严重,并且建筑耗能的增长速度远超过本国能源增长的速度,按照目前这种能耗增长方式,我国的能源生产模式必定无法满足这种高标准的能源需求方式。
但是辐射供冷空调系统是一种舒适性高,而且能耗较少的空调形式,辐射供冷空调系统的制冷能力和其辐射板外表面的热力参数是此种空调系统运行以及设计的重要指标,辐射供冷能提供极佳的室内热环境,运行成本低。
1辐射供冷加新风复合空调系统的工作原理所谓辐射供冷空调系统是指通过降低建筑围护结构的内表面中某一个或其中多个内表面的温度,构成低温辐射面板,通过此辐射面板与室内的家具或者人员及建筑围护结构中其他各面进行辐射换热从而达到降温目的的一种技术方式,因为在辐射供冷复合空调系统中,由于辐射换热占总传热的份额有50%之多,因此采用辐射供冷复合空调系统时,空调房间内的设定温度可以低于传统空调系统1℃-2℃,此种空调系统优势在于:节能性高、舒适性好、污染较小,然而辐射冷板存在着可能会结露、总供冷量较低、室内无新风流入等等问题。
因而国内外很多研究人员将辐射冷板与其他空调设备结合起来作为复合空调系统,并对此进行了大量的研究。
常见的是辐射供冷面板结合相关空调设备进行合理布置,其中有三个组成部分:空调冷、热源,系统供冷末端,独立新风除湿系统。
此复合空调系统与室内环境的换热方式一般有两种:热对流,辐射换热。
根据此两种换热方式,辐射供冷复合空调系统的末端有两种形式的设备:对流式设备、辐射式设备。
辐射制冷之见解
地面供冷的研究和认识1 引言地板供暖因其节能、舒适、不占用室内使用面积等突出特点,已在北方地区居住建筑中获得大面积使用。
在夏热冬冷地区,特别是上海、浙江等地,应用也日见增长。
如该系统同时用于夏季供冷,将减少设备初投资,提高使用率,同时为住宅空调添加了一种全新的方式。
顶板辐射供冷在欧洲已有较长的使用历史,在一定的条件下,使用效果良好。
地板供冷在上世纪90年代以前,被绝大多数人认为不可行,其原因主要有这样几点:(1)对结露问题的疑虑;(2)认为在舒适性方面,有悖于“脚暖头冷”的要求;(3)认为冷表面在下,对流传热弱,冷量会大大小于顶板供冷。
直至上世纪90年代末,欧洲开始进行理论和实际应用的探讨。
国内近年来也加快了研究和应用的进程。
研究分析和实践证明,上述担心有些是通过一定技术措施可以解决的问题,有些则是惯性思维或缺乏深入研究而造成的误解。
2 国内的初步研究和应用1998年,笔者撰写论文,介绍我们在法国所做的工作以及欧洲(主要是法国)地板供冷的应用和发展简况。
此后,我们与企业合作,在北方进行了地板供冷的理论探讨和实验研究。
2001年起,得到南京师范大学的资助,开始在南京进行了地板供冷的实验研究,探讨这项技术在炎热、高湿度地区可行性。
我们建造了实验室进行了地板供冷-置换通风的实验研究,在样板住宅进行了空气源热泵带地板供冷暖系统的实测研究,对地板的供冷能力、防结露措施、舒适性、实际应用效果、能耗、模拟计算方法等进行了较为系统、全面的研究和探讨。
2003年起又在北京地区进行可行性研究。
2004年,由机械工业出版社出版了专著“低温辐射供暖与辐射供冷”。
此后与企业合作,在不断深化研究的基础上,开发设备,为在全国推广这一技术不断努力。
此外,浙江大学对于地板辐射供冷系统的除湿问题提出了看法。
并开始了在浙江的应用研究。
中国有色设计研究总院在河北省某9000m2的商住综合建筑物中使用地面辐射供冷取得良好的使用结果。
中国建筑技术研究院为内蒙古呼和浩特市金宇批发市场设计了地板供冷系统。
铁路旅客站房候车厅应用地板辐射供冷系统防结露措施探讨
铁路旅客站房候车厅应用地板辐射供冷系统防结露措施探讨摘要本文归纳了国内外对于地板辐射供冷系统防结露问题的研究成果,结合该类系统在国内铁路旅客站房、机场候机楼等交通建筑的工程经验,提出设计、施工、运营各环节的防结露措施关键词旅客站房辐射供冷防结露0 引言随着国民经济的进步,铁路旅客站房体量日益庞大,候车厅一般采用球形喷口自候车厅两端向中央送风,但球形喷口的有效射程仅为20m~30m,对于动辄70m以上大开间的候车厅难以实现空调送风全覆盖,而候车厅又是对内部装修和使用要求极高的重点部位,在中部设置空调机组或送风单元往往会对内部装修及乘客的使用体验产生不利影响。
严寒和寒冷地区铁路旅客站房候车厅普遍设有地板辐射供暖系统,夏季可将高温冷水接入该系统进行地板辐射供冷,利用敷设在地面垫层内的辐射供冷管道,能够实现均匀供冷,保证室内温度各区域温度需求,并且有利于站房内部装修,是一项经济适用的技术手段。
工程中应用地板辐射供冷系统时,稳妥的防结露措施是关键。
1 地板辐射供冷系统防结露技术研究目前,国内外地板辐射供冷系统防结露相关技术主要集中于:通过调控冷板进水参数控制冷板表面温度;优化系统运行方案减少系统启动及关闭时冷板结露的可能性;优化送风系统气流组织抑制结露问题的产生;改善冷板结构,从源头着手防结露;将调湿建材用于建筑围护结构,以降低室内空气湿度。
2 设计防结露措施刘学来等经过对地板换热模型进行数值分析和采用有限元发对得出的数学模型进行求解[1],得出以下几点结论,可作为设计防结露措施。
1)任何地板构造的地板辐射供冷系统中,地板表面温度随着离管中心的水平距离的增大而升高,温度变化幅度相对较小。
2)地板辐射供冷系统在填充层、管径和管间距一定的情况下,降低夏季工况的供水温度可以得到较低的地板表面温度。
且在以上前提下,保持供水温度一定时,随着室内设计温度的升高,地板表面温度也随着升高。
3)在其他影响因素一定时,地面层厚度,特别时导热系数,时影响地板表面温度的重要因素;表面层的导热系数越大,地板表面温度越低,增加地面层厚度则得到相反的结果。
辐射吊顶空调系统技术探讨与分析
辐射吊顶空调系统技术探讨与分析曾辉军【摘要】根据冷辐射吊顶空调的原理,结合笔者亲历的一个国内最大冷辐射吊顶项目工程设计经验,对本项目的冷源、末端冷辐射版、新风系统以及自动控制系统进行阐述与分析,最后通过实际运行的数据表明:冷辐射吊顶空调节能、舒适效果明显。
%According to the radiating ceiling air conditioningprinciples,combined with the author witnessed experi-ence in the design of a cooling radiation ceiling project of the cold source of the project,the end of the cold radiation Edition,fresh air system and automatic control system described and analyzed,and finally through the actual opera-tion data show that:cold radiation ceiling air conditioning energy efficiency,comfort effect.【期刊名称】《制冷》【年(卷),期】2016(036)002【总页数】7页(P39-45)【关键词】冷辐射吊顶;冷梁;空调;节能【作者】曾辉军【作者单位】卓展工程顾问北京有限公司深圳分公司,深圳518055【正文语种】中文【中图分类】TU831星展银行大厦(见图1)位于上海浦东陆家嘴金融中心,为一座超甲级写字楼,高90米,建筑面积约5万平方米。
采用辐射冷吊顶面积约4.6万平方米CRCP (Ceiling radiant cooling panel)+独立新风DOAS(Dedicated outdoor air system)相结合的新型空调形式,这是国内最早使用也是至今为止规模最大的冷辐射吊顶项目,项目自2009年竣工投入使用以来,一直运行良好。
地板辐射供冷/独立新风系统的技术分析与实验研究
第 2卷 第 4 9 期 20年 8 08 月 文章编号:0 5- 3920)40 1— 6 2343 ( 80—080 0
制 冷 学 报
J un lf e ieai o ra oRf g rt n r o
V 1 9No 4 o . , . 2
AU S .  ̄U t 2oo 8
地板辐射供冷/ 独立新风系统的技术分析与实验研究
夏学鹰 张旭 蔡宁 王子介
(. 1 同济大学暖通空调与燃气研 究所 上海 20 9 ;2 00 2 . 南京师范大学动力工程学院 南京 204 ) 102
摘 要 从 技术 角度 上分析 了地板辐射供冷与独立新风混合式系统有别于 吊顶辐射系统的一些特 性,通过 实验对这一系统
2Istt o P w r n ier gNaj gNoma ies , nig2 04 , hn ) . t e f o e gnei , ni r l vri Naj , 102 C ia ni u E n n Un y t n
AbtatT e hrce s c fh da t o r o l gcmbndwi eia do to r iss m ( O ) r a z . n e s c h aatr t s e a i o oi r c i i o t r n f c n o l h e a e n a yd
 ̄
2 ℃,送风温度2 ℃ ̄ 2C,送风速度l /左右) 1 1 2* ms ,结露和供冷能力不足的问题都可 以得到很好 的解决 。
关键词 热工学 ;地板辐射供冷 ;独立新风系统;露点;表面温度
中图分类号 :T 821 ;B 9 U 3.6T 6
文献标识码 :A
Te hn l g a y i n pe i e t l s a c n Ra i n o rCo l g c o o y An l ssa d Ex rm n a Re e r h o d a tFl o o i n Co bi e t d c t d Ou do rAi y t m m n d wih De i a e t o rS se
顶板辐射供冷空调房间结露的防控研究
顶板辐射供冷空调房间结露的防控研究杨江涛; 赵蕾【期刊名称】《《建筑热能通风空调》》【年(卷),期】2019(038)010【总页数】4页(P10-13)【关键词】辐射供冷空调系统; 结露; 操作温度; 供冷量【作者】杨江涛; 赵蕾【作者单位】西安建筑科技大学环境与市政工程学院【正文语种】中文0 引言辐射供冷系统可降低室内噪声,减少吹风感,增强室内舒适度[1-4],并且十分具有节能潜力。
但是,由于辐射冷板运行中的结露问题未得到较好的解决,致使该技术在我国的推广应用依然非常缓慢。
目前,国内外学者就辐射供冷系统的供冷性能和结露防控问题开展了以下一系列研究:调控冷板进水参数防止结露[5-6]。
2)优化系统运行方案控制结露[7-8]。
联合通风系统合理组织气流消除结露[9-10]。
改进辐射冷板结构抑制结露[11]等。
本文将针对辐射供冷空调系统的结露问题,结合西安市的天气条件,利用Energy Plus软件建模,对该空调系统的结露特性进一步进行深入研究,并探索引入室外新风来消除结露风险的可能性,以使室内操作温度得到更好的控制。
1 顶板辐射供冷空调系统模拟研究1.1 模型介绍本文利用Energy Plus软件对以尺寸为9.3 m×6.3 m×4.0 m(长×宽×高)的房间进行建模研究,该房间南外墙设有10个0.9 m×0.9 m的双层中空玻璃窗格,房间各围护结构的传热系数分别为:东墙0.15 W/m2·K,西墙0.15 W/m2·K,南墙0.55 W/m2·K,北墙0.41 W/m2·K,玻璃窗1.75 W/m2·K,屋顶0.32W/m2·K,地板0.24 W/m2·K。
采用顶板辐射供冷空调系统对房间进行空气调节,系统包含6块并联的辐射板及其冷水环路,每个环路的额定水流量为0.0001m3/s,通过调节供水温度将室内操作温度控制在25℃左右。
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W
Δd′= 1. 1 ×
1. 1 ×
L Fρ
=
式中
W为总散湿量
,g/ h; L F为总新风量
,m 3/ h;
1. 1为安全因数
;ρ为新风密度
,kg/ m3 ,25℃时
ρ
的值为1.185 kg/m3; w为不同室温和劳动性质时
成年男子散湿量
,因此一些室内需要
维持负压的场所
,例如传染病房、吸烟室、有空调要
求的卫生间等不适合采用此系统。同时
,由于独立
新风系统一般都设置全热换热器对排风进行热回
收
,从能量回收的角度来说希望有尽可能多的排风
进入换热器
,所以过大的正压值也是没有必要的
,
有研究表明
,0. 25 Pa的正压值即能阻止无规则的
渗透
[5]。
另外
,由于系统取消回风
,采用全新风
,为了降
低能耗
,新风量的选用满足国家现行有关卫生标准
即可
,因此对于有换气次数要求的场所也是无法采
用该系统的
,例如手术室、洁净厂房等。
2. 2 单位质量新风量的除湿能力
多年来
,不少设计师认为为了避免结露的产
2. 1 不适合应用辐射供冷系统的场所
首先
,散湿量变化很大或散湿量极大的场所
,
如餐厅、美容美发厅、体育馆、游泳池、桑拿场所等
,
不建议采用辐射供冷系统。
其次
,为了避免门、窗等外围护结构引起的室
外新风无规则渗透而导致湿负荷突然加大
,辐射供
冷系统一般应维持室内微正压
,且使供暖
和供冷的末端设备得到统一
[6] ;同时全新风系统的
采用和一次回风系统的取消
,将污染物和病菌扩散
的可能性降到了最低。然而
,当前阻碍辐射冷吊顶
广泛应用的原因有三个
:结露问题
,辐射板冷辐射
能力问题
,一次投资问题
[7]。后两者随着科学技术
的不断发展
,通过在生产工艺、材料加工等方面的
,工学硕士
,工程师
200041现代建筑设计集团上海建筑设计研究院有限公司
(021) 52524567251614
E2mail : hejing @siadr. com. cn
收稿日期
:2008 -04 -01
水渍
,不仅影响美观
,而且还可能导致细菌滋生
,吸
(店)、书店
20 8. 6 ×
×
×
①
饭馆
(餐厅
) 20不考虑
生
,人员密集的场所不应采用辐射吊顶作为末端显
冷设备
,笔者认为这是对于辐射供冷系统的适用场
所的一个认识误区。为了更直观地阐述这个问题
,
引入“单位质量新风量的除湿能力”这个概念。通
常情况下
,室内的散湿量由室内人员的活动产生
,
即散湿量与人数成正比
,而独立新风系统的新风量
附灰尘
;严重的话
,会造成“办公室雨”
,这是绝不允
许发生的现象。
首先对可凝结气体的凝结过程作稳态分析
,参
照文献[7] ,假设条件如下
:研究对象为典型办公
室
,人员密度
0. 15人/m2 ,人均新风量
30 m3/
(人·
h) ;辐射板的吊顶覆盖率为
致
(这不完全正确
,因为不同点存在
2. 8℃的温
差);人员密度为设计值的
2倍
,即人员密度变为
0. 30人/ m2。
在稳态情况下
,若人员密度等于或小于设计
值
,系统正常工作时不会发生结露
,但如果人员突
然增加一倍
(见假设条件
),房间露点温度将上升
不断改进创新正逐步得到解决
;但是对于首当其冲
的结露问题
,绝非仅依靠材质的改变或理论的控制
手段就能有效避免的。因此
,笔者试对辐射供冷系
统的防结露问题进行分析和研究。
1 辐射供冷系统结露过程分析
当辐射板表面温度低于室内空气露点温度时
,
辐射板表面易出现结露现象。这种情况往往很难
独立新风与辐射供冷
系统防结露问题探讨
(text)
现代建筑设计集团上海建筑设计研究院有限公司 何 婧
☆
同济大学 沈晋明 寿青云
现代建筑设计集团上海建筑设计研究院有限公司 谌小玲
摘要 针对该系统的结露问题
,提出了单位质量新风量除湿能力的概念。分析了该系统
的适用场所、自控系统以及末端装置的改进措施。
7. 6 g/ kg
等于或低于
7 ℃,也可以采用直接膨胀式
(DX)新
风机组来获得足够低的送风温度
;如果采用常规的
冷水机组或空气源热泵机组
,在可接受的
CO P值
范围内最低能提供
5℃供水
,则此时依据
3. 5℃的
温差
,送风温度最低为
8. 5 ℃,采用常规的
Abst r a ct In view of the condensation problem of the system , presents the concept of moisture removal
ability of unit mass of fresh air. Analyses the applicable situation , automatic control system and improving
取值一般也与人数成正比
,这样人员密集的地方散
湿量大
,但同时新风量也大
,所以单位质量新风量
所负担的除湿量并不一定比人员密度小的场所大
,
由此
,将单位质量新风量的除湿能力作为评判是否
适合采用辐射供冷系统的指标则更准确。
笔者对该评判标准进行定量分析
,结果见表
1。表中选取的三个室内状态点是舒适性空调系统
(text)
①
★
Shanghai Institute of Architectural Design & Research Co. , Ltd. , Shanghai, China
(图章注释
新建图章 Administrator
2010/6/11 15:48:25
空白)
25不考虑
3星级
20不考虑
2星级
15不考虑
大堂、四季厅
4~5星级
10 10. 1 ×
×
×
①
商业、服务
4~5星级
20 8. 1 ×
×
×
②
2~3星级
10 17. 1 ×
×
×
①
美容、美发、康乐30不考虑
设施
旅店客房一~三级
50 % ,即辐射板
的人均占有面积为
3.3 m2;在设计条件下
,通风量
和送风状态点保持不变
;人员为极轻劳动
,25℃时
的人均散湿量为
102 g/h;不考虑渗透
;围护结构
完全不吸湿
,即不参与瞬时湿交换过程
(这是一个
非常保守的假设
);辐射冷吊顶的表面温度均匀一
避免
,例如空调系统刚启动时
,室内空气露点温度
较高
;门、窗的偶然开启造成室内空气露点升高
[8] ;
室内由于人员增多或出现设计时未考虑的散湿源
而导致房间湿负荷突增等。
辐射板表面长期结露会引起金属板锈蚀
,留下
(text)
①☆何婧
,女
,1978年
12月生
,
并在高于辐射板表面温度时形成结露。增加的人
员将产生
102 g/ (人·
h)水蒸气
,当水蒸气分布在
人均
3.3 m2的辐射板上时
,其
1h后的厚度为
26
μm。人头发的直径为
17~18μm,即在这些常规稳
态湿气冷凝的假设下
,一个人的潜热发生量要达到
与人头发直径相同的冷凝厚度至少需要
,若某场所的单位质量新风量所需负担
的除湿量
(Δd′)小于该值
,则可初步判定可采用辐
射供冷系统。
Δd′的计算可参照下式
:
wnn′
wn′
w(1)
= 1. 1 ×= 0. 93
l F nρ
l Fρ
l F
(人·
h)。
由此可以看出
,在散湿量仅由人员活动造成的
常选取的数值
,较具代表性
;新风处理状态点根据
新风机组的供水温度确定
:如果采用冰蓄冷系统
,
供水温度
3℃左右
,可以实现新风机组的送风温度
表
1 单位质量新风量的除湿能力
Δd g/ kg
室内设计参数
①
26 ℃,60 % , ②
25 ℃,60 % , ③
40 min。
从文献
[3]的实验中还可以进一步了解冷却顶