冷辐射吊顶单元热性能研究及其应用分析

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3.0 牛悦 2024-11-19 5 4 1.61MB 85 页 15积分
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摘 要
随着经济的发展，能源短缺问题日趋严重，已严重阻碍了我国国民经济的发
展。建筑能耗在整个社会总能耗中比例也越来越大，其中空调能耗又是整个建筑
能耗最大的一部分，节能减排工作已经迫在眉睫。因此，空调系统的节能就显得
十分重要，辐射供冷空调系统是新兴的，也是未来发展趋势最好的新型空调系统。
本课题主要是基于长时间的辐射吊顶单元实验测试，测试并且理论计算了单
块辐射吊顶单元和两块辐射吊顶单元串联或并联组合的供冷量，在此基础上，对
辐射吊顶单元进行建模分析，其中包括蛇形盘管类金属辐射吊顶单元和平行毛细
管类辐射吊顶单元，分别对两类辐射吊顶单元进行建模分析、串联和并联模型建
模分析，并对其进行了实验和理论数据的比较验证。概括地说，本文主要做了如
下工作：（1）建立了两类辐射吊顶单元的传热模型、串联和并联组合模型，分别
对模型进行验证分析，并且根据辐射吊顶单元串联模型的正确性，对其进行推广
分析。（2）搭建了辐射吊顶单元测试实验台，分别对 A类、B类和 C类辐射吊顶
单元进行实验测试，且分别对实验数据进行拟合。（3）介绍了辐射供冷+独立新风
的空调系统，并对系统的设计要点进行说明，分别以两类以人员活动为主的空调
房间，对该系统中的新风和辐射吊顶单元所承担的负荷进行详细的计算分析；另
外对辐射供冷+独立新风的空调系统进行能耗分析。（4）介绍了溶液除湿的空调系
统，对其进行初步理论计算，同时对新风的处理过程进行详细计算。
通过理论计算和实验测试分析表明：（1）根据实验测试的结果验证了单块和
两块组合辐射吊顶单元模型的正确性，在此基础上，对多块辐射吊顶单元组合进
行计算；（2）得到了辐射吊顶单元的供冷量与室温和供回水温差呈幂函数关系；（3）
求出了辐射供冷+独立新风空调系统辐射吊顶单元所要承担的显热负荷，新风所承
担的室内显热和潜热（湿）负荷的大小，同时得出辐射供冷+独立新风的空调系统
相对于风机盘管+新风的空调系统节能效果显著；（4）初步计算得出了溶液除湿再
生过程的空气和溶液各个状态点。
关键词：冷辐射吊顶单元 实验测试 理论建模 模型验证
ABSTRACT
With the economic development in our country, energy shortage problems have
become more and more serious. It has seriously hampered the development of our
national economy. Building energy consumption has increasingly accounted for larger
percentage of total energy consumption in the whole society, including air conditioning
energy consumption is the largest part of the whole building energy consumption,
energy saving and emission reduction is imminent. Therefore, energy-saving in
air-conditioning system is particularly urgent and important, radiant cooling air
conditioning system is emerging, and it is the best future development of new air
conditioning system.
The topic based on the long experimental test of radiant unit ceiling, testing and
theoretically calculating a single block of radiant ceiling unit and two units in series
combination of radiant ceiling cooling capacity, on this basis, the ceiling unit of
radiation modeling and analysis, including two types of radiant ceiling units,
respectively, snake Metal-shaped radiant ceiling coil unit and parallel to the capillary
type radiant ceiling units, radiant ceiling were two types of cells in series model to
model analysis and modeling analysis, and its experimental and theoretical aspects of
the preliminary analysis and verification. In summary, this paper made the following
work: (1) the establishment of the two types of radiant ceiling heat transfer model unit,
series and parallel combination model, respectively, to verify the model analysis, and
radiant ceiling series units according to the correctness of the model, its extension
analysis. (2) to build a radiant ceiling unit test bench, respectively, A, B class and C
class of experimental tests radiant ceiling units, and fitting the experimental data,
respectively. (3) The radiation cooling + dedicated outdoor air-conditioning system, and
system design points shows that activities were dominated by two categories of the
personnel of the air-conditioned room, the system in the ceiling unit of fresh air and
radiation assumed detailed load calculation and analysis; another independent radiation
cooling + air-conditioning systems of new wind energy analysis. (4) Introducing the
liquid desiccant air conditioning system, its initial theoretical calculation, while the
processing of fresh air for detailed calculations.
By theoretical calculation and experimental test showed that: (1) Based on
laboratory test results validate the combination of single-block and two radiant ceiling
element model is correct, on this basis, the ceiling of the modular multi-block
calculation of radiation; (2) Getting cooling radiant ceiling unit Volume and
temperature and the supply and return water temperature difference between the power
function relationship; (3) Find the radiation cooling + dedicated outdoor air
conditioning system radiant cooling unit to be borne by the sensible heat load, fresh air
borne indoor sensible heat and latent heat (humidity) load Size, while radiant cooling +
independent draw fresh air fan coil air-conditioning systems for the air conditioning
system + new wind energy-saving effect is remarkable; (4) The initial solution is
calculated by the air dehumidification and solution regeneration process each state
point.
Key Word: radiation cooling unit ，experimental test, theoretical
modeling, modeling verification
目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论 ...................................................... 1
§1.1 课题研究背景及意义 ....................................... 1
§1.2 辐射供冷空调系统的国内外研究现状 ......................... 2
§1.3 溶液除湿的国内外研究现状 ................................. 5
§1.4 基于温湿度独立控制的辐射空调系统的研究现状 ............... 6
§1.5 本课题研究内容和意义 ..................................... 6
第二章 辐射吊顶单元热性能实验测试与分析 .......................... 8
§2.1 辐射吊顶单元的构造和尺寸 ................................. 8
§2.2 实验测试系统 ............................................ 10
§2.2.1 实验目的 ............................................ 10
§2.2.2 实验原理 ............................................ 10
§2.2.3 实验方案 ............................................ 11
§2.2.4 实验测量与采集 ...................................... 13
§2.3 实验过程 ................................................ 14
§2.4 单块辐射吊顶单元供冷性能实验数据分析 .................... 15
§2.4.1 单块 A 类金属辐射吊顶单元供冷性能实验数据分析 ........ 15
§2.4.2 单块 B 类金属辐射吊顶单元供冷性能实验数据分析 ........ 17
§2.4.3 单块 C 类毛细管辐射吊顶单元性能实验数据分析 .......... 19
§2.5 两块辐射吊顶单元串联组合供冷性能实验数据分析 ............ 20
§2.5.1 两块 A 类金属辐射吊顶单元串联组合供冷性能实验数据分析 20
§2.5.2 两块 B 类金属辐射吊顶单元串联组合供冷性能实验数据分析 22
§2.5.3 两块 C 类毛细管辐射吊顶单元组合性能实验数据分析 ...... 23
§2.6 本章小结 ................................................ 25
第三章 辐射吊顶单元供冷量计算模型的建立与验证 ................... 26
§3.1 两类辐射吊顶单元的结构型式 .............................. 26
§3.2 辐射吊顶单元的传热过程分析 .............................. 27
§3.3 蛇形盘管类金属辐射吊顶单元的供冷量的计算 ................ 30
§3.3.1 辐射吊顶单元的分区模型 .............................. 30
§3.3.2 第一个分区的供冷量计算模型 .......................... 30
§3.3.3 单块金属辐射吊顶单元供冷量的计算 .................... 33
§3.4 平行毛细管辐射吊顶单元供冷量的计算 ...................... 34
§3.5 辐射吊顶单元串联方式模型的建立 .......................... 36
§3.5.1 并联连接 ............................................ 37
§3.5.2 串联连接 ............................................ 37
§3.6 辐射吊顶单元的供冷量计算模型的验证 ...................... 39
§3.6.1 蛇形盘管类金属辐射吊顶单元的供冷量计算模型验证 ...... 39
§3.6.2 平行毛细管类辐射吊顶单元的理论验证 .................. 40
§3.6.3 串联蛇形盘管类金属辐射吊顶单元的供冷量计算模型验证 .. 41
§3.6.4 组合平行毛细管类辐射吊顶单元的供冷量计算模型验证 .... 44
§3.7 本章小结 ................................................ 45
第四章 辐射供冷+独立新风空调系统应用分析 ........................ 46
§4.1 辐射供冷+独立新风的空调系统的特点 ....................... 46
§4.1.1 系统特点 ............................................ 46
§4.1.2 辐射供冷温度场和速度场模拟分析 ...................... 47
§4.1.3 辐射供冷+独立新风空调系统的设计要点 ................. 48
§4.2 辐射供冷对供水温度的要求 ................................ 50
§4.3 新风与辐射吊顶单元各自承担的室内负荷 .................... 51
§4.4 辐射供冷+独立新风系统的能耗分析 ......................... 54
§4.4.1 辐射供冷+独立新风空调系统的分析 ..................... 55
§4.4.2 风机盘管+新风的空调系统的分析 ....................... 56
§4.4.3 两类空调系统的能耗分析 .............................. 57
§4.5 本章小结 ................................................ 59
第五章 空调新风溶液除湿技术初步分析 ............................. 60
§5.1 溶液除湿技术简介 ........................................ 60
§5.1.1 溶液除湿系统流程 .................................... 60
§5.1.2 吸收剂的选择 ........................................ 61
§5.2 LiCl 盐溶液性质 ..........................................62
§5.2.1 LiCl 盐溶液性质 ......................................62
§5.2.2 LiCl 盐溶液的参数计算 ................................63
§5.3 空气除湿系统计算 ........................................ 65
§5.3.1 溶液除湿器模型 ...................................... 65
§5.3.2 溶液再生器模型 ...................................... 67
§5.4 空调新风溶液除湿过程计算实例 .............................69
§5.4.1 空气设计计算参数 .................................... 69
§5.4.2 除湿过程 ............................................ 70
§5.4.3 再生过程 ............................................ 72
§5.5 本章小结 ................................................ 73
第六章 总结与展望 ............................................... 74
§6.1 总结 .....................................................74
§6.2 有待继续研究的内容 .......................................74
参考文献 ........................................................ 76
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 .................. 80
致 谢 .......................................................... 81
摘要：

摘要随着经济的发展，能源短缺问题日趋严重，已严重阻碍了我国国民经济的发展。建筑能耗在整个社会总能耗中比例也越来越大，其中空调能耗又是整个建筑能耗最大的一部分，节能减排工作已经迫在眉睫。因此，空调系统的节能就显得十分重要，辐射供冷空调系统是新兴的，也是未来发展趋势最好的新型空调系统。本课题主要是基于长时间的辐射吊顶单元实验测试，测试并且理论计算了单块辐射吊顶单元和两块辐射吊顶单元串联或并联组合的供冷量，在此基础上，对辐射吊顶单元进行建模分析，其中包括蛇形盘管类金属辐射吊顶单元和平行毛细管类辐射吊顶单元，分别对两类辐射吊顶单元进行建模分析、串联和并联模型建模分析，并对其进行了实验和理论数据的比较验...

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