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课题名称:低温地板辐射供冷的试验研究 指导老师:高理福 负责学生:唐莹 任梦一 李攀 吕柯聪 课题简介 地板辐射供冷技术 定义:利用热泵等制冷技术制备冷水,冷水通过循环泵在地板中的冷盘管中循环,地板降温后均匀地向室内辐射冷量,使室内温度降到需要的温度。 背景:随着世界经济的发展,能源的产出与消耗之间的矛盾日益突出。我国是世界上人口众多,能源相对贫乏的国家之一,人均能源占有量仅为世界平均水平的40%, 但能源消耗量到2003年已占世界消耗量的10% ,总量已居世界第二位。目前,工业耗能、交通耗能和建筑耗能已经成为我国能源消耗的的主要部分。建筑能耗伴随着建筑总量的不断攀升和人们对居住舒适度要求的提高,呈急剧上升趋势,因此格外受到重视。建筑节能作为缓解能源危机的重要途径已经势在必行。采用地板辐射供冷,降低了围护结构内表面温度,加大了人体辐射散热量,特别是地板辐射供冷没有冷气流的感觉,没有噪声,避免了传统空调因吹风引起的不适。因而对于夏季不设空调的建筑,地板辐射供冷提供了一种节能、舒适、经济、健康的降温方式。结合国内外的研究和工程实例,指出地板辐射供冷在我国推广的可能性。 地板辐射供冷系统结构 国内外研究现状 : 低温辐射地板供冷,地板辐射供冷的研究还处于初始阶段,相对滞后于辐射采暖。主要原因在于地板供冷在上世纪90年代以前,被绝大多数人认为是不可行的。 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。 国内国外研究现状 国外: 地板低温辐射供暖问题的研究由来已久, 早在20世纪50年代Sehutrum和Humphreys就在实验室作了均匀环境、不均匀环境和不同地面装修情况的热工实验; 里昂法国国家应用科学学院热能中心对有关课题也进行了长期的理论和实验研究。我国的研究人员自80年代以来也对地板供热及供冷技术进行了模型测试及研究, 这些研究工作对辐射供暖的推广起到了巨大作用, 同时对地板辐射供冷的研究起到了铺垫和促进作用。 国内: 山东建筑工程学院和南京师范大学以王子介教授为首较早的开始进行这方面的研究。 北京建筑工程学院也建立了地板辐射供冷暖-置换通风系统的试验台,对此项技术在北京地区的可行性进行了分析和论证,实际证明这种系统完全能够达到室温要求,在节省能耗和运行费用方面具有明显的优势。 已有的工程实例 法国主要从20世纪80年代开始推广使用地板辐射供冷, 用于各类舒适性降温; 日本松山太阳公园艺术博物馆也采用了地板辐射供冷的方式, 同时辅以建筑屋顶撒水来减少热负荷; 瑞士推出运用新型的高效保温窗技术并装配柔和顶板制冷的建筑,其制冷方式主要是依靠设置在天棚中的水管低温差辐射, 其天棚以19 ℃的温度冷辐射为夏季制冷,室内温度均匀舒适。 水温对室温的影响图示 低温地板辐射供冷的优势 ① 合理性 到20世纪末主流观点认为,地板辐射供冷在技术上不合理的理由为比顶部供冷能力低及脚冷导致舒适感下降。通过试验研究我们认识到,与顶部供冷相比,地面与人之间的辐射传热角系数更大,并且在人体周围,由于人体的加热作用,也加强了冷气流向L的流动。地板辐射供冷的面积远大于顶部供冷,因此地板辐射供冷与顶供冷的供冷能力差距并不大。至于脚冷,只要控制好地板表面温度,很容易解决。欧洲从1998年开始,建设了一些地板辐射供冷暖工程,包括德国柏林议会大楼、丹麦哥本哈根歌剧院、瑞士鲁加诺别墅小区等。近年来,亚洲一些工程也采用了这一技术,例如泰国曼谷国际机场。实践证明,这种技术完全可行。 ② 节能性 地板辐射供冷系统的冷水机组供水温度为巧℃,与常规空调系统冷水机组供水温度5℃相比,制冷性能系数提高38%,节能效果可观。地板辐射供冷系统没有风机,耗电量下降,室内安静。研究表明,地板辐射供冷系统比常规空调系统节能30%-40%,例如美国劳伦斯伯克里实验室在使用美国全境各地气象参数对商用建筑进行模拟试验得出结论,地板辐射供冷系统比常规空调系统节能30%。 另一项研究表明,在单位建筑面积冷负荷为20一60W/mZ时,置换通风系统加地板辐射供冷系统与常规变风量空调系统相比,节能20%一50%,与常规定风量空调系统相比节能40%一60% ③ 舒适性 同地板辐射供暖一样,只要采用合适的布管形式,合理设置填充层厚度且厚度均匀,地板辐射供冷系统地板表面温度的均匀性可完全得到保证。地板辐射供冷系统的冷盘管布管密度比地板辐射供暖系统
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