混凝土辐射供冷楼板热动态响应特性的研究

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1、混凝土辐射供冷楼板热动态响应特性的研究Thermo-dynamicPerformanceofConcreteCoreCoolingSlab学科专业：供热、供燃气、通风及空调工程研究生：雒志明指导教师：田喆教授天津大学环境科学与工程学院二零一五年十二月摘要辐射供冷空调系统以其节能和舒适等优点，在工程和学术界受到越来越多的关注。在混凝土辐射供冷楼板中，由于较大热容量的建筑蓄热体的介入，使得混凝土辐射供冷楼板内部传热过程变得复杂，只有深刻掌握混凝土辐射供冷楼板动态响应特性并在工程实际中充分应用，才能真正达到

2、混凝土辐射供冷空调的节能效果。本文首先通过对现有简化传热模型的分析研究确定频域回归方法的优势。在反应系数法和辨识理论的基础上，计算混凝土辐射供冷楼板热力系统吸热和传热反应系数，建立混凝土辐射供冷楼板的简化传热模型。在简化传热模型的基础上，加入沿管长方向的换热，得到管长方向各点和整个房间换热量计算的三维模型。之后利用稳态和非稳态实验数据对所建立的频域回归简化传热模型进行验证。最后利用简化传热模型对混凝土辐射供冷楼板供冷房间得热转化为冷负荷的衰减和延迟规律以及运行策略进行分析。本课题的主要研究成果包括：（

3、1）利用频域回归法建立混凝土辐射供冷楼板简化传热计算模型，并对所建立的简化传热模型进行实验验证：稳态工况下，简化传热模型热流密度计算误差在6%以内，表面温度计算误差在0.3℃以内，非稳态工况下，热流密度计算误差在9%以内，表面温度计算误差在0.7℃以内，之后利用MATLAB数学软件对简化传热模型进行程序设计，建立起图形用户窗口界面（GUI）；（2）利用所建立的频域回归简化传热模型对混凝土辐射供冷楼板动态传热过程进行分析计算，得到各参数对蓄热层厚度的影响规律并通过计算得到工程中常用混凝土辐射供冷楼板结构

4、形式的蓄热层厚度：在无保温层的情况下50-130mm，有保温层的情况下100-200mm；（3）在室内参考温度与室内得热同步变化的工况下，确定混凝土辐射供冷楼板供冷末端室内得热向水侧冷负荷转化的衰减系数和延迟时间的计算公式并得到水侧运行策略。通过以上分析研究对以后混凝土辐射供冷楼板系统的负荷计算和制定运行策略提供参考。关键词：混凝土辐射供冷；频域回归法；非稳态传热；动态特性ABSTRACTTheradiantcoolingairconditioningsystemhasattractedmoreand

5、moreattentionintheengineeringandacademiccirclesduetoitsadvantagesofenergysavingandcomfort.Intheconcretecorecoolingslabsystems,duetotheinterventionoflargecapacityregenerator,thedynamicheattransferprocessbecomescomplicated.Onlybymasteringthedynamicrespons

6、echaracteristicsofconcretecorecoolingslabsystemsandgettingfulluseinengineerpractice,theenergysavingeffectofconcretecorecoolingslabsystemscanbeachieved.Inthispaper,theadvantagesoffrequency-domainregressionmethodaredeterminedbyanalyzingtheexistingsimplifi

7、edheattransfermodel.Basedontheidentificationtheoryandreactioncoefficientmethod,two-dimensionalunsteadyheattransfermodelofconcretecorecoolingslabisestablished.Inthismodel,thethermalresponsefactorsofconcretecorecoolingslabarecalculatedbyfrequency-domainre

8、gressionmethod.Thenheattransferprocessmodelalongpipeisalsomade.Thesimplifiedheattransfermodelwasvalidatedbytheexperimentaldataofsteadystateandunsteadystate.Atlast,thethermo-dynamicperformanceofconcretecorecoolingslabisanalyzedbyt