基于energyplus的地板辐射供冷与置换通风系统模拟

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1、基于EnergyPlus的地板辐射供冷与置换通风系统模拟摘要：辐射供冷具有直接、高效舒适等优点，近年来得到了广泛关注。地板辐射供冷加置换通风空调方式是一种很具应用前景的空调方式。本文介绍了应用EnergyPlus软件模拟地板辐射供冷遇置换通风系统的过程，并比较了系统能耗和热舒适性的模拟结果，得出了系统设定值相关的结论。关键字：地板辐射置换通风EnergyPlusPMV1EnergyPLus软件介绍EnergyPlus是美国能源部资助的、由劳伦斯·伯克利国家实验室等科研机构协作开发的一种功能齐全的建筑能耗分析软件。作为已有的两个著名的能耗分析软件BLAST和DOE2的全新替代产物,EnergyP

2、lus不但继承了BLAST和DOE2程序原有的特点和功能,同时在计算方法和程序结构等方面均有了很显著的进步[1]。EnergyPlus最突出的特点体现在其整体的模拟思想,BLAST和DOE2采用的都是顺序模拟的计算思路,即按照“建筑物负荷-空调系统设备负荷-中央冷/热站负荷”的顺序依次进行模拟,而EnergyPlus在上述3个环节中存在反馈,以校验每个时间步骤计算的准确性。自1999年开始的测试版到2001年早期的正式投入使用版(第1版),再到以后陆续推出的更新版本，EnergyPlus通过了ASHRAEStandard140P的比较性测试和BEPAC的热传导分析测试,测试数据表明Energy

3、Plus所模拟的结果与其他能耗模拟程序具有很好的一致性[2]。本文模拟采用的是2007年10月的最新版本EnergyPlus2.1。图1EnergyPlus内部原理结构图2模拟模型与参数辐射供冷具有直接、高效舒适等优点，近年来得到了广泛关注。地板辐射供冷加置换通风空调方式是一种很具应用前景的空调方式。据相关研究表明，置换通风的存在增强了地面与室内的对流换热效果，使用这一复合系统时，地面与室内空气的对流换热系数高出单独使用地板供冷时约45%，导致总换热系数高出约30%，也就是说，温差相同时，复合系统的供冷能力要高约30%。作者应用EnergyPlus软件建立了三层建筑模型来实现对典型房间的能耗模

4、拟，图2即为建筑模型去除第三层后的情况，其中灰色部分为模拟房间，其建筑基本参数和室内参数设置参考文献[4]确定，见表1和表2。图2应用EnergyPlus软件建立的建筑模型设备名称尺寸数量单位备注南外窗1800*15001扇台式电脑500*400*4002台370w/h-台人员2人83W/人日光灯1000*2002盏80w/盏新风量30m3/h-人总风量300m3/h表1房间基本参数设置地板辐射与置换通风复合系统的具体组成如图3所示，在模拟过程中房间空气模型采用EnergyPlus提供的UCSDDisplacementVentilationModelControls模块，房间温度场沿高度方向分

5、为三层，离地板0.2米为贴地层，0.2-1.1处为温度舒适控制层，1.1米以上为空气混合层。辐射地板系统采用LowTempRadiantSystem:Hydronic模块。置换通风采用综合送回风系统模型，详见图3。图3地板辐射与置换通风系统图材料名称物理成份厚度（mm）密度（kg/m3）比热容(kj/kg·k）导热系数(w/m·k)传热系数(w/㎡·k)外墙水泥砂浆抹灰20180008370.9301.005砖墙17-240-1824018000.8790.814防潮层56001.4650.175沥青矿碴棉毡251500.7540.070隔汽层56001.4650.175钉板条及钢网抹灰207

6、002.5120.209内墙水泥砂浆2018000.8370.9301.501加气混凝土1007000.8370.22水泥砂浆2018000.8370.930楼板水泥刨花板（二）257002.0100.1901.059钢筋混凝土8025000.8371.628聚苯乙烯泡沫塑料25301.3800.042外窗平板玻璃525000.840.762.009热流水平10mm161.161.0130.083平板玻璃525000.840.76内门橡木枫树7002.5100.1702.504表2建筑材料热工参数表设计日参数按照采暖通风与空气调节设计规范中长沙地区的标准参数。房间舒适性模拟采用EnergyPl

7、us提供的FangerPMV计算模型。3模拟结果分析保持其他参数不变的情况下，改变辐射地板温度和送风温度，通过对能耗和舒适性的比较得出理想的设定值，研究表明，地板辐射供冷地板表面温度低于18℃时容易出现结露，因此地板表面温度设定取20℃和22℃[3]。图4为地板表面温度为20℃和22℃时系统能耗和房间舒适性随送风温度变化的情况比较，如图所示，当送风温度相同时，地板表面温度为22℃时的能耗平均比地板