用于既有住宅节能改造的模块式辐射板系统的设计与性能研究

摘要

我国既有住宅建筑体量庞大，其中绝大部分保温等级较低甚至无任何保温。我国居民的物质生活条件不断改善，因而对具有更高居住舒适度的辐射式供热供冷空调系统的需求也越来越广泛。但在围护结构保温性能极差的住宅中直接安装传统的辐射供暖供冷系统，不仅施工困难，并将导致巨大的能源浪费。本研究设计的针对既有住宅节能改造的模块式辐射板系统正是应这一市场需要而生。
　　本文结合设计产品效果图详细说明了这种应用于墙体内表面的用于既有住宅节能改造的可快速安装的模块式辐射供热供冷板的系统、构造、材料、连接和安装，并说明施工工艺。这种新型模块式辐射板有三种型号:HCIV模块式辐射板、辅助辐射板、填充辐射板。其中主要板材HCIV模块式辐射板包含保温功能和通风腔体的保温板层，起供热供冷作用预埋PEX管道的生物质混凝土保温层，起防火和结构固定等作用的氧化镁板材层。在介绍模块式辐射板的构造和选材的基础上，使用建筑围护热工分析软件CHAMPS-BES模拟该辐射板安装到建筑外墙上在供热供冷工况下的运行，模拟结果表明在低冷热负荷的工况下，模块式辐射板表现良好，供水温度在合理区间也没有结露的情况发生。但在较高的热负荷下，由于埋管材料的保温等级较高，使得需求的管道内热水的温度过高，因此需要改进生物质混凝土材料或增加铝箔均热层。本模块式辐射板同样未能解决较高冷负荷下的结露问题，需辅助供冷方式的应用。EnergyPlus软件模拟及相关文献证明使用这种用于既有住宅节能改造的模块式辐射板不仅提高居住舒适度还可以有效地减少建筑能耗。建筑围护保温等级的提升和模块式辐射板排风能量回收系统是本文设计的模块式辐射板促进减少建筑能耗的主要原因。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究动态

1．2．1 既有住宅节能改造

1．2．2 工业化和模块化技术在建筑领域的应用及发展

1．2．3 辐射末端

1．2．4 辐射系统性能研究的进展

1．2．5 与辐射系统相结合的新风系统

1．2．6 模块式辐射板排风能量回收系统

1．2．7 小结

1．3 研究目标、研究内容和技术路线

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 研究方案和技术路线

第二章 模块式辐射板系统的设计方案

2．1 模块式辐射板系统的基本概念和总体设计

2．2 模块式辐射板的构造

2．2．1 HCIV模块式辐射板

2．2．2 辅助辐射板

2．2．3 填充辐射板

2．3 模块式辐射板材料

2．3．1 绝热层材料

2．3．2 管道材料

2．3．3 表面层板材的选择

2．4 模块式辐射板的连接和安装设计

2．4．1 模块式辐射板平面尺寸及安装缝隙

2．4．2 辐射板与墙体连接设计

2．4．3 辐射板间的连接设计

2．4．4 施工工法

第三章 模块式辐射板系统性能的实验研究

3．1 实验用模块式辐射板的制备

3．2 实验设备系统及测量系统的搭建

3．2．1 模块式辐射供热实验系统原理图

3．2．2 实验系统主要设备

3．2．3 辐射板末端系统的建立

3．2．4 辐射板末端实验数据采集系统

3．3 实验结果

3．3．1 辐射板供热功率

3．3．2 辐射板表面热流分布

第四章 模块式辐射板系统性能的数值模拟研究

4．1 模块式辐射板应用于建筑外墙的二维传热性能

4．1．1 模拟软件CHAMPS-BES

4．1．2 安装了模块式辐射板系统的外墙的传热分析模型

4．1．3 模型的参数设置

4．1．4 模拟结果

4．2 使用了模块式辐射板系统的住宅建筑能耗模拟

4．2．1 民用住宅建模原型

4．2．2 EnergyPlus建模

4．2．3 模拟结果

4．3 小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

附录

致谢

参考文献

作者简介