《建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》 教案 8-12實(shí)驗(yàn)指示書(shū)-供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)指示書(shū)——供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)介紹供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自行選擇實(shí)驗(yàn)課題并分組配合，討論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并獨(dú)立開(kāi)展實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)據(jù)分析，實(shí)驗(yàn)全程以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體，教師提供指導(dǎo)和輔助。實(shí)驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)講解、自主線上實(shí)驗(yàn)、小組方案設(shè)計(jì)、小組實(shí)驗(yàn)探索、分享研討課等教學(xué)環(huán)節(jié)。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生可根據(jù)興趣，自行組隊(duì)選取表1中某一實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)原則如下：①設(shè)計(jì)性實(shí)體實(shí)驗(yàn)，分為了解系統(tǒng)——確定實(shí)驗(yàn)方案——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試——分析研討4個(gè)環(huán)節(jié)，具體時(shí)間安排詳見(jiàn)附表1。②每個(gè)小組人數(shù)為3~4人，選擇表1中的某個(gè)課題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每個(gè)教學(xué)班實(shí)驗(yàn)課題不能重復(fù)。③在教師的指導(dǎo)下，小組成員共同討論制定實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理方法等，并撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)方案書(shū)（有模板）。④教師對(duì)課題組提交的實(shí)驗(yàn)方案書(shū)進(jìn)行評(píng)閱，并提出建議，學(xué)生根據(jù)教師的意見(jiàn)進(jìn)一步思考，完善或調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)。⑤實(shí)驗(yàn)探索環(huán)節(jié)，小組成員相互配合，完成其各自分工的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，獲取實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)。⑥學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間表（附表2），在相應(yīng)的時(shí)間實(shí)驗(yàn)測(cè)試，教師僅在旁輔助指導(dǎo)，原則上由學(xué)生自行操作和測(cè)試。⑦實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，各組對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在集體課上分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題等，可采用PPT形式。⑧完成實(shí)驗(yàn)和研討之后，每人撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1份/人）、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)（1份/組）及實(shí)驗(yàn)方案書(shū)（1份/組）。表1實(shí)驗(yàn)課題及分組小組課題實(shí)驗(yàn)內(nèi)容備注1組地板輻射供暖系統(tǒng)供暖特性分析1）測(cè)試室內(nèi)空氣溫度溫度、輻射表面溫度，分析其11h（9:00—20:00）變化規(guī)律，分析系統(tǒng)的熱反應(yīng)及房間蓄熱特性；2）測(cè)試室內(nèi)溫度、濕度等舒適性參數(shù)，分析供暖舒適性410房間，周六實(shí)驗(yàn)2組散熱器供暖系統(tǒng)供暖特性分析1）測(cè)試室內(nèi)空氣溫度溫度、輻射表面溫度，分析其11h（9:00—20:00）變化規(guī)律，分析系統(tǒng)的熱反應(yīng)及房間蓄熱特性；2）測(cè)試室內(nèi)溫度、濕度等舒適性參數(shù)，分析供暖舒適性412房間，周六實(shí)驗(yàn)3組風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)供暖特性分析1）測(cè)試室內(nèi)空氣溫度溫度、輻射表面溫度，分析11h（9:00—20:00）變化規(guī)律，分析系統(tǒng)的熱反應(yīng)及房間蓄熱特性；2）測(cè)試室內(nèi)溫度、濕度、風(fēng)速等舒適性參數(shù)，分析供暖舒適性414房間，周六實(shí)驗(yàn)4組常規(guī)供暖方式系統(tǒng)能耗及能效分析測(cè)試常規(guī)供暖方式系統(tǒng)各設(shè)備能耗及系統(tǒng)總能耗，分析各部分能耗比重；2）測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行期間能耗和供熱量，分析系統(tǒng)供暖能效和主機(jī)供暖COP，分析主機(jī)供暖耗功率變化規(guī)律413、414房間，周六實(shí)驗(yàn)5組墻壁毛細(xì)管網(wǎng)輻射供暖系統(tǒng)供暖特性分析1）測(cè)試室內(nèi)空氣溫度溫度、輻射表面溫度，分析其11h（9:00—20:00）變化規(guī)律，分析系統(tǒng)的熱反應(yīng)及房間蓄熱特性；2）測(cè)試室內(nèi)溫度、濕度等舒適性參數(shù)，分析供暖舒適性410房間，周日實(shí)驗(yàn)6組地板毛細(xì)管網(wǎng)輻射供暖系統(tǒng)供暖特性分析1）測(cè)試室內(nèi)空氣溫度溫度、輻射表面溫度，分析其11h（9:00—20:00）變化規(guī)律，分析系統(tǒng)的熱反應(yīng)及房間蓄熱特性；2）測(cè)試室內(nèi)溫度、濕度等舒適性參數(shù)，分析供暖舒適性412房間，周日實(shí)驗(yàn)7組頂棚毛細(xì)管網(wǎng)輻射供暖系統(tǒng)供暖特性分析1）測(cè)試室內(nèi)空氣溫度溫度、輻射表面溫度，分析其11h（9:00—20:00）變化規(guī)律，分析系統(tǒng)的熱反應(yīng)及房間蓄熱特性；；2）測(cè)試室內(nèi)溫度、濕度等舒適性參數(shù)，分析供暖舒適性414房間，周日實(shí)驗(yàn)8組毛細(xì)管網(wǎng)輻射供暖方式系統(tǒng)能耗及能效分析1）測(cè)試毛細(xì)管網(wǎng)溫輻射供暖系統(tǒng)各設(shè)備能耗及系統(tǒng)總能耗，分析各部分能耗比重；2）測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行期間能耗和供熱量，分析系統(tǒng)供暖能效和主機(jī)供暖COP，分析主機(jī)供暖耗功率變化規(guī)律413、414房間，周日實(shí)驗(yàn)3.實(shí)驗(yàn)裝置與原理1）冷熱源系統(tǒng)熱源為一臺(tái)交流定頻雙壓縮機(jī)空氣源熱泵機(jī)組。該機(jī)組額定制冷量為9.7kW，額定制熱量為11kW，額定制冷功率為3.8kW，額定制熱功率為4.1kW，用于冬季供熱、夏季供冷，機(jī)組內(nèi)置水泵?？諝庠礋岜脵C(jī)組空調(diào)水一部分可直接送至房間風(fēng)機(jī)盤(pán)管末端，另一部分可經(jīng)由半容積式換熱水箱一次側(cè)管路送入水箱換熱，水箱二次側(cè)空調(diào)水與一次側(cè)空調(diào)水換熱后可送入房間毛細(xì)管網(wǎng)輻射末端。圖1系統(tǒng)原理圖2）末端系統(tǒng)本次實(shí)驗(yàn)房間為410、412、414房間，各房間系統(tǒng)信息如下：表2實(shí)驗(yàn)房間系統(tǒng)信息實(shí)驗(yàn)房間實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)參數(shù)備注410房間地板輻射供暖系統(tǒng)常規(guī)地盤(pán)管，木質(zhì)地板，盤(pán)管管徑Φ20mm，盤(pán)管間距300mm，外墻處加密間距150mm房間面積20m2，單位熱負(fù)荷指標(biāo)76W/m2墻壁毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)毛細(xì)管網(wǎng)（抹灰，管徑Φ4.3mm，間距20mm，1000×2500已對(duì)折，同下側(cè)供回，4片）412房間散熱器系統(tǒng)鋼板散熱器，尺寸1400×600×100，異側(cè)下供上回房間面積20m2，單位熱負(fù)荷指標(biāo)76W/m2地板毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)木質(zhì)地板，毛細(xì)管管徑Φ4.3mm，毛細(xì)管間距20mm，1000×3500已對(duì)折，同外側(cè)供回，3片414房間頂棚毛細(xì)管網(wǎng)憎水材料，管徑Φ4.3mm，間距20mm，1000×5000已對(duì)折，同側(cè)供回，4片房間面積30m2，單位熱負(fù)荷指標(biāo)80W/m2風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)FP-85WA，供冷量4.5kW，供熱量7kW，機(jī)外靜壓12Pa,風(fēng)量850m3/h3.實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀器及其參數(shù)以下為本次實(shí)驗(yàn)提供的實(shí)驗(yàn)儀器及其測(cè)試參數(shù)。學(xué)生根據(jù)選擇的實(shí)驗(yàn)板塊，思考在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要測(cè)試的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，并選擇所需的實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備。（無(wú)需所以測(cè)試參數(shù)都進(jìn)行測(cè)試，若需要補(bǔ)充其他測(cè)試參數(shù)及相關(guān)的儀器設(shè)備，可與指導(dǎo)老師溝通。）表3實(shí)驗(yàn)儀器及參數(shù)測(cè)試參數(shù)可選用儀器或設(shè)備參數(shù)室內(nèi)空氣參數(shù)0.1m高度空氣干球溫度/℃Agilent數(shù)據(jù)采集儀（自動(dòng)讀?。㏕型熱電偶，測(cè)量范圍－200～+350℃，精度±0.5°C0.6m高度空氣干球溫度/℃1.1m高度空氣干球溫度/℃1.7m高度空氣干球溫度/℃2.5米高度空氣干球溫度/℃黑球溫度/℃黑球溫度計(jì)溫度測(cè)量范圍：5℃～120℃

溫度測(cè)量精度：±0.5℃

溫度分辨率：0.1℃

平均發(fā)射率：＞0.95相對(duì)濕度/%HOBO/UX100-011數(shù)字式溫濕度計(jì)溫度范圍－20～70.0°C；精度0～50%RH:±0.2℃相對(duì)濕度1.0～95.0%RH；精度±2.5%RH干球溫度/℃空調(diào)送風(fēng)參數(shù)送風(fēng)干球溫度/℃智能環(huán)境測(cè)試儀風(fēng)速范圍0.00～9.99m/s:0.01m/s，精度±2%；溫度范圍-20～70.0°C(0.1°C)，精度±0.5°C；相對(duì)濕度2.0～98.0%RH(0.1%RH)；精度2.0～80%RH:±2%RH80～98%RH:±3.0%RH相對(duì)濕度/%風(fēng)速/(m·s-1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)表面及內(nèi)部溫度/℃Agilent數(shù)據(jù)采集儀（自動(dòng)讀?。㏕型熱電偶，測(cè)量范圍－200～+350℃，精度±0.5°C表面溫度/℃UT300S非接觸式紅外測(cè)溫儀測(cè)量范圍：－32°C～400°C，精度＜0.5℃水系統(tǒng)參數(shù)水流量/(m3·h-1)建筑能耗計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)LMS（自動(dòng)讀取）—供水溫度/℃回水溫度/℃系統(tǒng)能耗電功率/kW能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（自動(dòng)讀取）—室外氣象參數(shù)室外溫度/℃、室外濕度/%、室外風(fēng)速/(m·s-1)手持式氣象儀溫度范圍－30～70℃，精度±0.2℃；濕度范圍5～100%,精度±3%室外溫度/℃、室外相對(duì)濕度/%、室外風(fēng)速/(m·s-1)、HW指數(shù)Vantqgepro2自動(dòng)氣象站（自動(dòng)讀?。┩饨鐪囟确秶?40～65℃，精度±0.5℃；外界濕度范圍0～100℃,精度±3%；風(fēng)速范圍1~68m/s，精度1m/s；THW指數(shù)范圍－40～57℃，精度1.5℃尺寸測(cè)量m卷尺—紅外線測(cè)溫槍—系統(tǒng)能耗電功率/kW能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（自動(dòng)讀取）—4.指導(dǎo)性資料學(xué)生需根據(jù)指導(dǎo)老師提供的指導(dǎo)性資料進(jìn)行自學(xué)，以確保制定具有可行性及科學(xué)性的實(shí)驗(yàn)方案，并提交滿足要求的實(shí)驗(yàn)方案書(shū)，經(jīng)與指導(dǎo)老師批閱確認(rèn)后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)性資料詳見(jiàn)“重慶大學(xué)供暖創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)資料”。附表1實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)安排課下了解系統(tǒng)、鞏固基礎(chǔ)課表第一次課實(shí)驗(yàn)方案確定（課表第二次課）分布在周六周日開(kāi)展實(shí)驗(yàn)課下課表第三次課探討分享雨課堂課件學(xué)習(xí)——虛仿實(shí)驗(yàn)——雨課堂客觀題考核——小組討論初步實(shí)驗(yàn)方案與老師溝通，確定最終方案帶電腦實(shí)驗(yàn)探索系統(tǒng)和設(shè)備的啟動(dòng)、調(diào)試、測(cè)試，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)簽到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)備研討PPT分享研討課簽到附表2實(shí)驗(yàn)工況及小組安排附表2實(shí)驗(yàn)工況及小組安排日期周六周日房間410412414413機(jī)房等410412414413機(jī)房等運(yùn)行末端系統(tǒng)地盤(pán)管散熱器風(fēng)機(jī)盤(pán)管風(fēng)冷熱泵墻壁毛細(xì)管網(wǎng)地板毛細(xì)管網(wǎng)頂棚毛細(xì)管網(wǎng)風(fēng)冷熱泵末端水流量/(m3·h-1)由實(shí)驗(yàn)方案確定由實(shí)驗(yàn)方案確定由實(shí)驗(yàn)方案確定由實(shí)驗(yàn)方案確定由實(shí)驗(yàn)方案確定由實(shí)驗(yàn)方案確定末端供水溫度/℃由實(shí)驗(yàn)方案確定由實(shí)驗(yàn)方案確定由實(shí)驗(yàn)方案確定由實(shí)驗(yàn)方案確定由實(shí)驗(yàn)方案確定由實(shí)驗(yàn)方案確定由實(shí)驗(yàn)方案確定由實(shí)驗(yàn)方案確定實(shí)驗(yàn)小組123、44567、88注：1.開(kāi)放實(shí)驗(yàn)實(shí)踐9:00—20:00（教師在崗時(shí)間9:00—11:30，14:30—17:30，18:30—20:00)2.9:00—9:30啟動(dòng)系統(tǒng)，打開(kāi)設(shè)置各類測(cè)試儀器，17:00關(guān)閉系統(tǒng)，20:00導(dǎo)取數(shù)據(jù)，關(guān)閉測(cè)試儀器設(shè)備。3.4、8組負(fù)責(zé)冷熱源系統(tǒng)的啟動(dòng)、關(guān)閉冷熱源系統(tǒng)，其他小組負(fù)責(zé)各種實(shí)驗(yàn)房間系統(tǒng)和儀器設(shè)備的打開(kāi)和設(shè)置。附件1課題1~3、5~7實(shí)驗(yàn)方案指導(dǎo)思考問(wèn)題1——供水溫度周日系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行散熱器系統(tǒng)、地盤(pán)管輻射供暖系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)（周一系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行頂棚、地板、墻壁毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)），供水溫度應(yīng)設(shè)置多少℃合適？思考問(wèn)題2——供水流量每個(gè)房間水流量應(yīng)該如何取值？思考問(wèn)題3——室內(nèi)溫度設(shè)計(jì)值風(fēng)機(jī)盤(pán)管、散熱器、地盤(pán)管、頂棚毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)，各類系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)要求不同，如按供暖I級(jí)舒適性標(biāo)準(zhǔn)，冬季空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度宜多少℃？思考問(wèn)題4——測(cè)試內(nèi)容、方法、儀器室內(nèi)參數(shù)測(cè)試，要測(cè)試哪些參數(shù)？分別采用什么儀器？測(cè)試時(shí)間間隔如何考慮？小組3個(gè)人如何分工？思考問(wèn)題5——實(shí)驗(yàn)測(cè)試步驟系統(tǒng)需運(yùn)行哪些設(shè)備，如何啟動(dòng)和關(guān)閉？整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作流程應(yīng)該是怎樣的？熱舒適性采用穩(wěn)定狀態(tài)分析，則非穩(wěn)定和穩(wěn)定狀態(tài)如何劃分？從什么時(shí)候可以開(kāi)始進(jìn)行舒適性參數(shù)的測(cè)試？思考問(wèn)題6——數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何處理？如何判斷壞值？計(jì)算平均值？取某一時(shí)刻值？如果計(jì)算平均值，取多長(zhǎng)時(shí)間段計(jì)算平均值？此外，如果實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行菌落分析，還應(yīng)考慮培養(yǎng)皿放置位置和時(shí)刻、采樣時(shí)長(zhǎng)、梳理操作流程。思考問(wèn)題7——實(shí)驗(yàn)分析（1）判斷舒適性指標(biāo)有哪些，本次實(shí)驗(yàn)中涉及哪些指標(biāo)的計(jì)算分析？（提示：整體評(píng)價(jià)指標(biāo)：預(yù)計(jì)平均熱感覺(jué)指標(biāo)（PMV）、預(yù)計(jì)不滿意者的百分?jǐn)?shù)（PPD），局部評(píng)價(jià)指標(biāo)：冷吹風(fēng)感引起的局部不滿意率（LPD1）、垂直溫差引起的局部不滿意率（LPD2）和地板表面溫度引起的局部不滿意率（LPD3））（2）在進(jìn)行舒適性評(píng)價(jià)時(shí)，站姿和坐姿測(cè)試數(shù)據(jù)的選擇一樣嗎？如何選擇？房間溫度分布縱向、橫向均勻性如何考慮？（3）空氣干球溫度、黑球溫度、平均輻射溫度、體感溫度有什么區(qū)別，實(shí)驗(yàn)分析中，選用哪個(gè)參數(shù)合理？（4）如何分析供暖系統(tǒng)室內(nèi)熱反應(yīng)和蓄熱性特征，該特征對(duì)系統(tǒng)的使用有何影響？（5）實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)與原方案設(shè)計(jì)取值是否存在偏差，哪些參數(shù)存在偏差，產(chǎn)生偏差的原因有哪些？注：（1）做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，室內(nèi)不進(jìn)行恒溫控制；（2）由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限，輻射供暖系統(tǒng)在一天之內(nèi)無(wú)法進(jìn)行不同溫度、不同水流量的實(shí)驗(yàn)；（3）風(fēng)冷熱泵機(jī)組直接提供空調(diào)熱水，毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)為二次側(cè)空調(diào)末端系統(tǒng)，由一次側(cè)空調(diào)熱水通過(guò)換熱水箱間接換熱；附件2課題4、8實(shí)驗(yàn)方案指導(dǎo)思考問(wèn)題1——供水溫度周日系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行散熱器系統(tǒng)、地盤(pán)管輻射供暖系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)（周一系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行頂棚、地板、墻壁毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)），供水溫度應(yīng)設(shè)置多少℃合適？思考問(wèn)題2——供水流量每個(gè)房間水流量應(yīng)該如何取值？思考問(wèn)題3——室內(nèi)溫度設(shè)計(jì)值風(fēng)機(jī)盤(pán)管、散熱器、地盤(pán)管、頂棚毛細(xì)管網(wǎng)系統(tǒng)，各類系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)要求不同，如按供暖I級(jí)舒適性標(biāo)準(zhǔn)，冬季空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度宜多少℃？思考問(wèn)題4——測(cè)試內(nèi)容、方法、儀器系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，哪些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生能耗？哪些設(shè)備能耗存在變化？風(fēng)冷熱泵COP如何分析？測(cè)試系統(tǒng)如何操作？測(cè)試時(shí)間間隔如何考慮？小組3個(gè)人如何分工？思考問(wèn)題5——實(shí)驗(yàn)測(cè)試步驟系統(tǒng)需運(yùn)行哪些設(shè)備，如何啟動(dòng)和關(guān)閉？整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作流程應(yīng)該是怎樣的？思考問(wèn)題6——數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何處理？如何判斷壞值？計(jì)算平均值？取某一時(shí)刻值？如果計(jì)算平均值，取多長(zhǎng)時(shí)間段計(jì)算平均值？思考問(wèn)題7——實(shí)驗(yàn)分析（1）通過(guò)系統(tǒng)能耗測(cè)試和系統(tǒng)供熱量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如何分析系統(tǒng)供暖能效和風(fēng)冷熱泵機(jī)組供暖COP（僅考慮室外機(jī)功率）？（2）風(fēng)冷熱泵機(jī)組實(shí)際運(yùn)行工況及能效與機(jī)組額定運(yùn)行工況（記錄銘