【摘要】：近年來,毛細管輻射空調系統因其能提供恒溫、恒濕、恒氧的高舒適人居環(huán)境而逐漸盛行,然而輻射空調運行時,圍護結構表面和內部容易結露,導致建材霉變、結構和保溫板損壞,破壞建筑美觀、增加能耗;此外圍護結構上滋生的霉菌會危害人體健康。本文主要研究毛細管輻射空調房間圍護結構表面和內部的結露情況,分析保溫板鋪設的厚度、位置及空調房間相對濕度對圍護結構結露的影響,以及預防結露的措施。本文開展工作:1.對圍護結構表面結露情況進行模擬:以夏熱冬冷地區(qū)為研究對象,采用南京地區(qū)建筑作為研究案例,建立圍護結構傳熱模型,使用EES編程計算毛細管網鋪設在頂板、地板、內墻、外墻時夏季、冬季各圍護結構的溫度場,判斷圍護結構表面結露情況。2.對圍護結構內部結露情況進行模擬:分析圍護結構傳濕原理,建立圍護結構傳濕模型,使用COMSOL Multiphysics軟件對圍護結構進行傳熱、傳濕進行模擬,研究毛細管網鋪設在頂板時夏季、冬季各圍護結構的濕分布,判斷圍護結構內部結露情況。3.研究防止結露的策略:根據對圍護結構表面和內部的模擬研究結果,提出防止結露所需的EPS保溫板最小厚度及鋪設位置,研究防止圍護結構內部結露的空調房間相對濕度。本文研究有如下發(fā)現:1.防止表面結露的保溫板最小厚度與保溫板材料、毛細管網鋪設位置、墻體參數有關。以頂板安裝毛細管網,采用EPS保溫板為例,對于160 mm厚內墻,綜合考慮冬季夏季條件,得到防止圍護結構表面結露需加EPS聚苯板最小厚度為2 mm;120 mm厚地板需加EPS聚苯板最小厚度為8 mm;120 mm頂板需加EPS聚苯板最小厚度為32 mm;280 mm外墻需加EPS聚苯板最小厚度為2 mm。2.圍護結構表面不結露時,內部仍然存在結露風險。頂板鋪設毛細管網時,冬季120 mm地板再加8 mm EPS保溫板后兩側表面不發(fā)生結露,但在地板內部距離非輻射空調房間表面57 mm~107 mm之間由于溫度較低將發(fā)生結露,此時飽和蒸氣壓小于水蒸氣分壓力,結露發(fā)生在混凝土層和保溫層內。3.保溫板厚度和鋪設位置對圍護結構內部結露造成一定影響。以頂板鋪設毛細管,外墻鋪設EPS保溫板為例,夏季在外墻內側鋪0 mm~5 mm EPS保溫板之后,圍護結構內部和表面均不結露,當保溫板厚度大于5 mm時,在保溫板附近發(fā)生結露;夏季外墻外側鋪厚度大于5 mm EPS保溫板,外墻室內側壁面不會結露。冬季外墻內鋪2 mm EPS保溫板能防止外墻室內側壁面結露,但在保溫板附近仍然存在內部結露問題;當內保溫板厚度增加時,發(fā)現隨著內保溫厚度的增加,外墻內部更易結露;在外墻外側鋪設2 mm EPS保溫板雖然解決了表面結露問題,但在保溫板和燒結紅磚內仍然存在結露,增加EPS外保溫板厚度為5 mm時,外墻內部相對濕度均小于1,結露不發(fā)生,綜合考慮防止夏季、冬季圍護結構結露應設置外墻外保溫5 mm EPS保溫板。4.控制空調房間相對濕度可以防止圍護結構結露。以頂板鋪設毛細管,地板鋪設EPS保溫板為例,120 mm地板和140 mm地板需分別鋪設8 mm、7 mm EPS保溫板,鄰室相對濕度85%、干球溫度-2℃時,冬季空調房間干球溫度22℃,當空調房間相對濕度到50%以下時可避免地板內部結露,隨著相對濕度的降低遠離結露點。本文研究發(fā)現結露不僅發(fā)生在夏季,也會發(fā)生在冬季;不僅發(fā)生在墻體表面,也會發(fā)生在墻體內部;預防結露要充分考慮保溫板材料、毛細管網鋪設位置、墻體厚度、墻體材料。論文的研究成果對夏熱冬冷地區(qū)毛細管輻射空調房間圍護結構防結露具有指導意義。
【圖文】：

第二章 毛細管輻射空調+獨立新風系統毛細管輻射空調系統是以水作為介質，在直徑為 4.3 mm ×0.5 mm 的毛細管內循環(huán)承擔內顯熱負荷的輻射系統，該系統與新風系統聯合運行，由新風承擔室內濕負荷和少部分顯負荷，新風除濕使得室內空氣露點溫度高于輻射表面溫度，新風可以提供室內所需新鮮空的同時有效防止空調房間結露。毛細管輻射空調+獨立新風系統主要包括冷熱源、毛細管網射末端、水循環(huán)管路系統(循環(huán)泵、板換)、獨立新風系統、控制系統五部分。1 系統介紹毛細管輻射空調系統的毛細管網可直接鋪設在天花板、墻壁或一個房間的地板表面，鋪面積可根據實際情況選擇墻面滿鋪和部分鋪設，毛細管網末端鋪設面積較大，使得室內溫分布較為均勻。冷熱源向管徑為 4.3mm 的毛細管輻射末端輸送冷或熱水，末端傳遞的能量 60%以輻射方式、40%以熱對流形式傳遞到室內；夏季，熱泵主機組可向系統提供 7℃低溫或 18℃高溫水，當提供 7℃低溫水時，通過換熱器為毛細管網提供 18℃高溫水；當向系統供 18℃高溫水時，此時風機需要自帶壓縮機，新風進行兩級降溫除濕，室內溫度 26℃，相濕度 50%-60%。冬季，，熱泵主機組可向系統提供 32℃高溫水，可直接供給毛細管網和新風組，在嚴寒地區(qū)考慮到極端天氣毛細輻射供熱不足，可在新風機組上增加電加熱段，提高風溫度，保證室內溫度 20℃，相對濕度 50%-60%�？照{系統涵蓋控制系統能實現對熱泵主、新風機、水泵、閥門的監(jiān)控，可對室內開關、溫度濕度探頭的數據進行采集，做到系統行工況實時監(jiān)測。系統原理圖如圖 2.1 所示。

做到系統運行工況實時監(jiān)測。系統原理圖如圖 2.1 所示。圖 2.1 毛細管輻射空調系統原理圖2.2 冷熱源毛細管輻射空調可選用不同的冷熱源，常用的有：空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵、溴化鋰吸收式冷熱水機組，也有一些組合式的冷熱源系統：鍋爐和冷卻塔組合式、鍋爐和冷水機組合式、太陽能和冷水機組合系統等。2.2.1 空氣源熱泵空氣源熱泵取能方便，系統簡單，適用于機房面積較小的住宅�？諝庠礋岜玫闹饕秉c為對冬季室外相對濕度較高且室外氣溫較低的地區(qū)，因機組結霜較為頻繁，需要不斷進行除霜，降低了供熱效率，影響供暖效果。另外當機組安裝在屋頂，會產生較大噪聲，布置不合理容易影響周圍居民生活。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU111.4

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