地板供冷下大空间建筑负荷形成过程及特性研究

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1、分类号:TU831.210710-2014129029硕士学位论文地板供冷下大空间建筑负荷形成过程及特性研究侯博导师姓名职称隋学敏副教授申请学位类别工学硕士学科专业名称供热、供燃气、通风及空调工程论文提交日期2017年5月31日论文答辩日期2017年6月17日学位授予单位长安大学StudyontheProcessandCharacteristicsofBuildingLoadFormationinLargeSpaceunderRadiantFloorCoolingAThesisSubmittedfortheDegreeofMaster

2、Candidate：HouBoSupervisor：AssociateProf.SuiXueminChang’anUniversity,Xi’an,China摘要伴随我国经济的迅速发展，航站楼、火车站等大空间建筑越来越多，当这些建筑采用全空气空调系统时，热舒适性差、能源消耗量大，而地板辐射供冷系统可实现温湿度独立控制，具有能耗低、舒适性高等特性，更适合在大空间建筑中推广应用。在大空间建筑中推广应用地板辐射供冷系统需对建筑负荷的精准计算，而辐射供冷系统与传统空调系统的负荷形成原理不同，现有的谐波反应法、冷负荷系数法仅适用于传统对流式空调

3、系统的负荷计算，并不适用于辐射供冷系统。本文通过Energyplus软件对地板供冷下大空间建筑负荷形成过程及特性进行模拟研究，对大空间建筑辐射供冷系统领域负荷计算方法的研究起到铺垫作用，为冷辐射地板的设计提供理论指导。本文首先对地板辐射供冷系统进行介绍，分析了辐射地板的换热过程；对Energyplus软件的背景、发展历史、选用的数学模型进行了介绍，然后使用LegacyOpenStudio插件及Energyplus软件搭建了地板辐射供冷系统与全空气空调系统模型，基于热平衡法进行负荷计算，研究两种空调系统的负荷特性，最后针对两种空调系统负

4、荷差异的影响因素进行分析。本文的主要结论如下：（1）地板辐射供冷系统峰值冷负荷为161.1W/m2，而全空气系统为142.7W/m2，两者负荷最大差异为11.4%。（2）全空气系统和地板辐射供冷系统的最大冷负荷差值随着外围护结构窗墙比的增大而增大，地板辐射供冷系统峰值负荷大于全空气系统，两者最大差异为11.6%。（3）全空气系统和地板辐射供冷系统负荷差异的显著影响因素是外围护结构窗墙比。这是因为当外围护结构窗墙比较大时，进入室内太阳辐射也较多，地板辐射供冷系统可以直接除去部分辐射得热，而全空气系统中围护结构各表面吸收了太阳辐射，之后释

5、放到室内形成的对流冷负荷存在延迟，因此全空气系统负荷峰值滞后且较小。（4）辐射地板最大供冷量为57.4W/m2且混凝土板材料热惰性的延迟时间为3~4小时，地板可以直接除去其表面的太阳辐射得热，故地板辐射供冷能力与直射到地板的太阳辐射呈现正相关。（5）相同条件下，地板辐射供冷系统峰值耗电量为22.4kWh/m2，而全空气系统为31.6kWh/m2。地板辐射供冷系统总耗电量86.3kWh/m2，而全空气系统为124.9kWh/m2，地板辐射供冷系统较全空气系统节省30.9%的耗电量，这是因为地板辐射供冷系统的平均温度低，同时使用高温冷水，

6、使得空调系i统的COP值高，减少了耗电量；水的比热容大于空气，水流量小，减少了水泵的能耗；地板辐射供冷系统结合置换通风，送风量较全空气系统少，减少了风机的能耗，故地板辐射供冷系统的耗电量小。综上所述，大空间建筑采用辐射供冷系统更具有节能优势。关键词：地板辐射供冷；大空间；负荷特性；Energyplus；模拟分析iiAbstractWiththedevelopmentofeconomy,moreandmorelargespacebuildingsbegintoappear,suchasterminalbuildings,railways

7、tationsandsoon.Thereareseveralshortcomingswhentheall-airconditioningsystemisappliedtothesebuildings,suchasunfriendlythermalcomfortandlargeenergyconsumption,whilethefloorcoolingsystemisfreefromtheseproblems.Itismoresuitableforpopularizationandapplicationinlargespacebuild

8、ingswiththecharacteristics，suchastemperatureandhumidityindependentcontrol，lowenergyconsumption,friendlythermal