ppt课件-毛细管平面辐射空调系统.ppt
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1、ppt课件-毛细管平面辐射空调系统 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1 1毛细管辐射空调原理毛细管辐射空调原理2 2特特 点点3 3结露问题分析结露问题分析4 4辐射顶板的传热数学模型辐射顶板的传热数学模型5 5热舒适性研究热舒适性研究6数值模拟及结果分析数值模拟及结果分析7 7实验研究实验研究8 8结论结论主要内容:一、一、毛细管辐射空调原理毛细管辐射空调原理 毛细管网模拟自然界中植物叶脉和人体皮肤下的毛细血管机制.毛细管外经毛细管外经3.5-5m
2、m,3.5-5mm,壁厚壁厚0.9mm.0.9mm.毛细管平面空调系统示意图(1.金属面板;2.石膏板;3.矿毛绝缘纤维;4.毛细管网栅;5.接头)毛细管空调系统的组成毛细管空调系统的组成:u热交换器热交换器u带循环泵的分配器带循环泵的分配器u温控调节器温控调节器u毛细管网毛细管网 设计参数设计参数:一般夏季供/回水温度为18/20,冬季供/回水温度为30/28以水或其它介质传递热量,以辐射方式调节室温.返回二、特 点n美国能源部(DOE)推荐的15项空调节能技术毛细管系统名列榜首新风全热交换器空调系统诊断技术变冷媒流量空调系统空调模糊控制系统高温相变蓄冷技术n山东省科技攻关计划:2005GG
3、3208010 住宅建筑的生态化与节能关键技术研究与示范n山东省科技攻关计划:2008GG30006005 毛细管平面辐射空调关键技术的研究与示范 山东省自然科学基金:ZR2011EEM030 毛细管平面辐射空调系统机理研究 特特 点点n节能节能 实现建筑用能的实现建筑用能的“品位对应品位对应,温度对口温度对口,梯梯级利用级利用”夏季,冷冻水供水温度由原来的夏季,冷冻水供水温度由原来的7 ,提,提高到高到18 左右左右 冷水机组的冷水机组的COP则有原来的则有原来的 5提高到提高到10左左右右 本课题组研究表明,在舒适度相同的在舒适度相同的条件下,毛细管平面辐射空调房间条件下,毛细管平面辐射空
4、调房间室内计算温度比传统空调房间在室内计算温度比传统空调房间在冬季(夏季)供暖(冷)时低(高)1.6左右n舒适度高舒适度高 世界卫生组织定义:高舒适度标准:世界卫生组织定义:高舒适度标准:温差小温差小于于10 传统风口送风:是点热(冷)源与室内空气传统风口送风:是点热(冷)源与室内空气换热换热 毛细管:面热(冷)源与室内空气换热,温毛细管:面热(冷)源与室内空气换热,温度场均匀,垂直温度梯度小度场均匀,垂直温度梯度小 辐射换热舒适程度大于对流换热辐射换热舒适程度大于对流换热n无噪声无噪声 风机盘管噪声风机盘管噪声:FP-5,39dB(A);FP-10,46dB(A)毛细管:室内没有吹风感,无风
5、机噪声,毛细管:室内没有吹风感,无风机噪声,在国外,称为在国外,称为“静音制冷系统静音制冷系统”n布置灵活布置灵活 毛细管可以敷设在天花板上,也可以敷设在毛细管可以敷设在天花板上,也可以敷设在墙面上,还可以辐射在地面上墙面上,还可以辐射在地面上 为了灯具、烟感报警等设备的安装,可以为了灯具、烟感报警等设备的安装,可以将毛细管在铺设时,方便地拉开将毛细管在铺设时,方便地拉开n冷源多样化冷源多样化 夏季,由于毛细管供水温度较高,可实现夏季,由于毛细管供水温度较高,可实现多种冷源形式供冷:多种冷源形式供冷:高温冷水机组、地下水、高温冷水机组、地下水、冷却塔直供等冷却塔直供等n占用建筑空间少占用建筑空
6、间少 由于毛细管直径小,所以,对建筑层高影由于毛细管直径小,所以,对建筑层高影响小响小 毛细管系统十分薄,可以完全与房间围护毛细管系统十分薄,可以完全与房间围护结构表面形成一体结构表面形成一体 n保护环境保护环境 毛细管格栅材料毛细管格栅材料(聚丙烯聚丙烯)可以可以100%回收再回收再循环利用循环利用 毛细管内的介质是水,没有任何污染毛细管内的介质是水,没有任何污染n表面温度要求高 冷却吊顶的表面温度要高于室内空气的露冷却吊顶的表面温度要高于室内空气的露点温度,否则,吊顶表面就要结露点温度,否则,吊顶表面就要结露返回三、结露问题分析 凝露的形成是一个极其缓慢的过程,随着现在自动控制技术的发展和
7、辐射供冷研究的不断改善,凝露问题不应该成为阻碍冷却顶板的推广发展的障碍。可采取的控制措施有:在辐射板表面贴附敏感元件监测辐射表面温度监测辐射表面温度,来控制进水温度。返回四、辐射顶板的传热数学模型n传热数学模型的假定、简化 联立上述方程,编写MATLAB计算程序,进行求解。由于辐射板表面平n通过上面计算模型可见:影响冷却顶板通过上面计算模型可见:影响冷却顶板性能的因素有冷水供回水温度、水流速性能的因素有冷水供回水温度、水流速度、管内外径、管道材料、粘结剂导热度、管内外径、管道材料、粘结剂导热系数、顶板材料、板厚、管间距。系数、顶板材料、板厚、管间距。n无论其它结构参数如何变化,冷水供回无论其它
8、结构参数如何变化,冷水供回水温度的降低,都将成倍提高冷却顶板水温度的降低,都将成倍提高冷却顶板的冷却性能。这是因为使冷却顶板表面的冷却性能。这是因为使冷却顶板表面平均温度降低,增加换热量所致。但是平均温度降低,增加换热量所致。但是冷媒入口温度由于结露问题的限制,不冷媒入口温度由于结露问题的限制,不能无限减低,一般要比室内露点温度要能无限减低,一般要比室内露点温度要高(一般在高(一般在16以上)。以上)。n冷水水流速度的增加可以使管内对流换冷水水流速度的增加可以使管内对流换热系数增大,从而提高冷却能力。但是热系数增大,从而提高冷却能力。但是同时泵的能耗也随之增大,以及带来噪同时泵的能耗也随之增大
9、,以及带来噪音,音,因此水流速度不宜过大。因此水流速度不宜过大。返回五、热舒适性研究五、热舒适性研究 1.1.热舒适性的评价方法热舒适性的评价方法 (1 1)热舒适方程)热舒适方程 (1)热舒适性研究热舒适性研究 (2 2)PMVPMVPPDPPD指标指标n该指标综合考虑了人体活动程度、衣着热阻(衣着情况)、空气温度、平均辐射温度、气流速度和空气湿度等六个因素。n预测平均评价指标预测平均评价指标PMVPMV表达式为:表达式为:(2)PMV 热感觉标尺热感觉热暖微暖 适中 微凉 凉冷PMV3210-1-2-3n预期不满意百分率预期不满意百分率PPD指标表达式为:指标表达式为:PPD表示对热环境不
10、满意的百分数表示对热环境不满意的百分数热舒适性研究热舒适性研究毛细管平面辐射空调房间示意图(1辐射平面;2外墙;3、4、5内墙;6外窗;7地板;8门)2.2.毛细管辐射空调房间热平衡数学模型毛细管辐射空调房间热平衡数学模型热舒适性研究热舒适性研究n房间各表面热平衡方程的通式为:房间各表面热平衡方程的通式为:式中:窗与外墙的单位面积导热量,J/m2;第表面的对流换热系数;室内空气的平均温度,;、分别为第i和第k维护结构内表面温度,;内热源单位散热量,J/m2;为维护结构表面和之间的辐射换热系数W/()(4)热舒适性研究热舒适性研究 3.3.计算结果分析计算结果分析 (1)(1)计算参数的确定:计
11、算参数的确定:nM取值为58.15W/m2(相对静坐);人体机械效率取值为0;n服装的基本热阻:夏季 0.5clo、冬季1.0clo;n室内风速的取值:夏季0.2m/s,冬季0.1m/s;n平均辐射温度:用围护结构内表面积加权平均值来计算。热舒适性研究热舒适性研究n平均辐射温度每升高1,PMV值升高约0.190;而空气温度每升高1,PMV值升高约0.111。平均辐射温度对舒适性的影响空气温度对舒适性的影响(2)(2)冬季工况下平均辐射温度对热舒适性的影冬季工况下平均辐射温度对热舒适性的影响响热舒适性研究热舒适性研究(3)(3)毛细管平面辐射空调房间计算温度探讨毛细管平面辐射空调房间计算温度探讨
12、 冬季工况下毛细管平面辐射空调与传统空调房间的热舒适冬季工况下毛细管平面辐射空调与传统空调房间的热舒适性比较性比较 冬季工况下两种空调房间的PMV曲线图冬季工况下两种空调房间的PPD曲线图 热舒适性研究热舒适性研究冬季工况下两种空调房间的PMV计算值相对湿度(%)室内空气温度()16171819202122232430-1.6220-1.3754-1.1142-0.8255-0.5369-0.2891-0.05790.20930.4525-1.9681-1.7055-1.4491-1.2013-0.9509-0.6979-0.4423-0.19000.065040-1.5742-1.3244-
13、1.0599-0.7678-0.4755-0.22370.01160.28320.5310-1.9203-1.6546-1.3949-1.1435-0.8894-0.6325-0.3727-0.11610.143550-1.5264-1.2735-1.0056-0.7100-0.4140-0.15830.08120.35710.6095-1.8725-1.6036-1.3406-1.0858-0.8280-0.5671-0.3032-0.04220.221960-1.4786-1.2226-0.9514-0.6522-0.3525-0.09300.15070.43100.6879-1.8247
14、-1.5527-1.2864-1.0280-0.7665-0.5017-0.23370.03160.300465-1.4547-1.1971-0.9243-0.6234-0.3218-0.06030.18550.46790.7272-1.8009-1.5272-1.2592-0.99910.5310-0.4690-0.19890.06860.3396注:上行为毛细管平面辐射空调房间的PMV值,下行为传统空调房间的PMV值 热舒适性研究热舒适性研究冬季工况下两种空调房间的PPD计算值相对湿度(%)室内空气温度()1617181920212223243057.541544.205331.16651
15、9.374211.03186.73635.06945.90869.273075.300262.045948.144635.311024.098615.24289.08135.74855.08754054.940241.530128.708617.41999.72186.03825.00286.665910.898973.038359.308345.240232.534021.701413.39677.89195.27925.42675052.336038.913326.356015.60468.57265.51935.13657.653812.791570.698156.541242.3745
16、29.868219.462111.73606.91055.03696.02156049.739136.359224.118713.93337.58555.17915.47068.874114.948568.288953.768639.570927.313417.377510.26096.13335.02076.87526548.446735.105823.043113.15457.15305.07535.71349.571016.129867.066752.379538.189026.081816.39409.59275.82045.09747.3989注:上行为毛细管平面辐射空调房间的PPD
17、值,下行为传统空调房间的PPD值 热舒适性研究热舒适性研究n由以上研究可以得出,达到最舒适点(PMV=0)时,毛细管平面辐射空调房间的空气温度为21.6,与传统空调房间的空气温度相比,两种空调房间的温差为1.6。n通过分析两表中的数据可以得出,冬季供暖时,在一定的相对湿度下,若要达到相同的热舒适效果,毛细管辐射空调房间的空气温度比传统空调房间的低1.6左右。热舒适性研究热舒适性研究夏季工况下两种空调房间的PMV比较图 夏季工况下两种空调房间的PPD比较图 夏季工况下毛细管辐射空调与传统空调房间的热舒适性夏季工况下毛细管辐射空调与传统空调房间的热舒适性比较比较热舒适性研究热舒适性研究夏季工况下两
18、种空调房间的PMV计算值相对湿度(%)室内空气温度()232425262728293030-1.9087-1.5002-1.0955-0.6702-0.35450.04200.42900.8027-1.6347-1.2486-0.8594-0.4742-0.08570.31310.70811.106540-1.8348-1.4218-1.0122-0.5817-0.26080.14150.53430.9144-1.5608-1.1701-0.7761-0.38570.00810.41250.81351.218150-1.7609-1.3433-0.9289-0.4933-0.16700.240
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