蓄能型空氣源熱泵地板輻射供暖系統(tǒng)在重慶居住建筑中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著人們生活水平的不斷提高，“南方供暖”已經(jīng)成為我國亟待解決的社會問題。北方城鎮(zhèn)現(xiàn)有燃煤、燃?xì)夤┡瘞淼沫h(huán)境污染問題也是我國現(xiàn)階段最嚴(yán)重的問題之一。在供暖需求和環(huán)境污染的雙重壓力下，空氣源熱泵供暖系統(tǒng)憑借其高效、環(huán)保的特點備受青睞。現(xiàn)有關(guān)于空氣源熱泵供暖的研究主要集中在熱泵機組性能和復(fù)合熱源供熱等方面。在機組負(fù)荷率、室外溫度、多能互補系統(tǒng)節(jié)能潛力等方面取得了很多突破和進展。但不同地區(qū)的氣候特征存在較大差異，建筑負(fù)荷特性也迥然不同，結(jié)合建

2、筑末端系統(tǒng)形式和氣候特征，分析研究空氣源熱泵供暖系統(tǒng)能效和運行特性方面仍存在一些空缺和不足。
　　本文立足于重慶地區(qū)供暖季氣候特征，闡述了各種供暖熱源和末端形式的特點，分析了該地區(qū)建筑負(fù)荷特性，提出了一種用于重慶地區(qū)居住建筑供暖的蓄能型空氣源熱泵地板輻射供暖系統(tǒng)。結(jié)合地板輻射供暖系統(tǒng)的運行特性的研究，對蓄能型空氣源熱泵地板輻射供暖系統(tǒng)兩種供暖模式進行了詳細(xì)分析。同時，在重慶市江北區(qū)建立了實驗測試平臺，對仿真計算結(jié)果進行了對比驗證。

3、
　　首先，本文利用DeST軟件建立了位于重慶市江北區(qū)的實驗測試平臺的自然室溫和逐時負(fù)荷分析模型。計算結(jié)果表明：在供暖季初期和末期，單位面積熱負(fù)荷均值在5~20W/m2之間，持續(xù)時間共約40天；在供暖季中期，單位面積熱負(fù)荷均值在15~30W/m2之間，持續(xù)時間約50天。供暖季不同時期建筑熱負(fù)荷波動較大，全天分布也非常不均勻。
　　其次，本文建立了地板輻射供暖房間二維傳熱數(shù)學(xué)模型，并通過Gambit軟件建立了其物理模型，利用

4、Fluent軟件計算得到了供暖過程中室溫波動規(guī)律和自然衰減規(guī)律。由數(shù)值計算結(jié)果可知：當(dāng)供水流量為0.15m3/h，供水溫度分別為35℃、40℃、45℃時，室內(nèi)溫度上升至20℃所需時間分別為5h、3.75h、3.5h，且供水溫度為35℃時的室內(nèi)溫度最大值約為20℃；當(dāng)供水溫度為45℃，供水流量分別為0.125m3/h和0.15m3/h時，室內(nèi)溫度上升至20℃所需時間分別為4h和3.5h。室內(nèi)溫升速度受供水溫度和供水流量的影響，同時，供水溫

5、度也是決定室內(nèi)溫度極值的主要因素。分析室溫自然衰減規(guī)律可知：在供暖季初期和末期，單個供暖周期的輸入熱量基本能夠保證建筑全天室溫維持在16℃以上；在供暖季中期，單個供暖周期的輸入熱量可保證建筑約16h的熱負(fù)荷需求。對比試驗測試結(jié)果可知：供暖過程中建筑室內(nèi)不同高度溫度值數(shù)值解與實測值的誤差在5.5%~7.5%之間，溫升值數(shù)值解與實測值的誤差在11.5%~15.4%之間，相對誤差較小，數(shù)值計算結(jié)果能夠較準(zhǔn)確的表征建筑室溫的波動規(guī)律。
　

6、　針對蓄能型空氣源熱泵地板輻射供暖系統(tǒng)，本文利用TRNSYS軟件分別建立了空氣源熱泵直供地板輻射供暖系統(tǒng)和以水箱為蓄熱裝置的空氣源熱泵地板輻射供暖系統(tǒng)兩種運行模式的仿真模型，并根據(jù)建筑供暖季負(fù)荷規(guī)律，提出了供暖季不同階段的供暖策略，計算得到了兩種系統(tǒng)的運行規(guī)律和能效特性。結(jié)果表明：空氣源熱泵直供地板輻射供暖系統(tǒng)在整個供暖季的日均能效比平均值為2.93，供暖季初/末期和供暖季中期的日均能效比分別為2.97和2.90；以水箱為蓄熱裝置的供暖

7、系統(tǒng)在整個供暖季的日均能效比平均值為3.04，供暖季初/末期和供暖季中期的日均能效比分別為3.21和2.91。
　　為驗證空氣源熱泵供暖系統(tǒng)性能數(shù)值計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，利用重慶市江北區(qū)空氣源熱泵地板輻射供暖系統(tǒng)實驗臺對系統(tǒng)性能進行了測試。結(jié)果表明：12月5日和1月1日熱泵升溫段和啟停段能效比分別為3.27、2.67和2.97、2.53，整個供暖周期制熱能效比分別為3.13和2.90。對比數(shù)值計算結(jié)果中12月5日和1月1日整個供暖周期