《建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)綜合實驗》 教案 8-14實驗報告-供暖系統設計性創(chuàng)新實驗

實驗報告——供暖系統設計性創(chuàng)新實驗1.實驗目的（1）通過供冷供暖一體化實驗平臺，了解散熱器、風機盤管、輻射地盤管以及（頂棚、墻壁、地板）毛細管網輻射系統等多種不同供暖末端系統形式的工作原理，運行要求；（2）通過多種實驗方式對其供暖性能進行實驗測試和分析，加深對暖通空調系統主機及不同末端形式的理解；（3）自行選擇實驗課題并分組配合，討論設計實驗方案，提高自主學習性及思考能力，同時掌握相關實驗及數據處理方法，了解多種測試儀器的操作和應用。2.實驗系統及原理1）冷熱源系統熱源為一臺交流定頻雙壓縮機空氣源熱泵機組。該機組額定制冷量為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，機組內置水泵?？諝庠礋岜脵C組空調水一部分可直接送至房間風機盤管末端，另一部分可經由半容積式換熱水箱一次側管路送入水箱換熱，水箱2次側空調水與1次側空調水換熱后可送入房間毛細管網輻射末端。圖STYLEREF3\s8.1.9-SEQ圖\*ARABIC\s31系統原理圖2）末端系統本次實驗房間為410、412、414房間，各房間系統信息如下：表1各房間系統信息表實驗房間實驗系統參數備注410房間地板輻射供暖系統常規(guī)地盤管，木質地板，盤管管徑φ20mm，盤管間距300mm，外墻處加密間距150mm房間面積20m2，單位熱負荷指標76W/m2墻壁毛細管網系統毛細管網（抹灰，管徑φ4.3mm，間距20mm，1000X2500已對折，同下側供回，4片）412房間散熱器系統鋼板散熱器，尺寸1400×600×100，異側下供上回房間面積20m2，單位熱負荷指標76W/m2地板毛細管網系統木質地板，毛細管管徑φ4.3mm，毛細管間距20mm，1000×3500已對折，同外側供回，3片414房間頂棚毛細管網憎水材料，管徑φ4.3mm，間距20mm，1000×5000已對折，同側供回，4片房間面積30m2，單位熱負荷指標80W/m2風機盤管系統FP-85WA，供冷量4.5kW，供熱量7kW，機外靜壓12Pa，風量850m3/h3.實驗測試系統及儀器以下為本次實驗提供的實驗監(jiān)測系統及測試儀器。學生根據選擇的實驗課題，思考在實驗過程中需要測試的實驗參數，并選擇所需的實驗儀器及設備。（無需所有測試參數都進行測試，若需要補充其他測試參數及相關的儀器設備，可與指導老師溝通。）表2實驗儀器及參數測試參數可選用儀器或設備參數室內空氣參數0.1m高度空氣干球溫度/℃Agilent數據采集儀（自動讀取）T型熱電偶，測量范圍-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/℃2.5m高度空氣干球溫度/℃黑球溫度/℃黑球溫度計溫度測量范圍：5℃～120℃溫度測量精度：±0.5℃溫度分辨率：0.1℃平均發(fā)射率：＞0.95相對濕度/%HOBO/UX100-011數字式溫濕度計溫度范圍-20～70.0°C；精度0～50%RH:±0.2℃相對濕度1.0～95.0%RH；精度±2.5%RH干球溫度/℃風速/(m·s-1)JTR07C多通道微風速測試儀測量范圍：0.05～2m/s，精度±(0.03m/s+2%讀數）空調送風參數送風干球溫度/℃智能環(huán)境測試儀風速范圍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相對濕度/%風速/(m·s-1)圍護結構參數表面及內部溫度/℃Agilent數據采集儀（自動讀?。㏕型熱電偶，測量范圍-200～+350℃，精度±0.5°C表面溫度/℃UT300S非接觸式紅外測溫儀測量范圍：-32°C～400°C，精度＜0.5℃水系統參數水流量/(m3·h-1)建筑能耗計量監(jiān)測系統LMS（自動讀?。?供水溫度/℃回水溫度/℃系統能耗電功率/kW能耗監(jiān)測系統（自動讀?。?空氣菌落營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基全菌落/恒溫培養(yǎng)箱±1℃霉菌鍋/室外氣象參數室外溫度/℃、室外濕度/%、室外風速/(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/℃、室外相對濕度/%、室外風速/(m·s-1)、HW指數Vantqgepro2自動氣象站（自動讀取）外界溫度范圍-40～65℃，精度±0.5℃；外界濕度范圍0～100℃,精度±3%；風速范圍1~68m/s，精度1m/s；THW指數范圍-40～57℃，精度1.5℃尺寸測量m卷尺/紅外線測溫槍/系統能耗電功率/kW能耗監(jiān)測系統（自動讀取）/4.實驗環(huán)節(jié)本實驗為設計性綜合實驗，實驗過程中學生為學習主體，教師提供必要輔助。學生需通過小組協作的形式，結合所選擇的實驗課題內容，獨立確定實驗具體內容、實驗方案、測試參數及儀器、測試方法和步驟并進行實驗數據處理和分析。教師提供實驗平臺、儀器設備、輔助資料及必要的實驗指導。實驗共分為實驗啟動——確定實驗方案——進行實驗測試——分析研討4個環(huán)節(jié)，如圖2所示。圖2設計性實驗原則1）實驗啟動實驗通過第一堂課進行啟動，第一節(jié)課主要教師對實驗的特點和要求，主要環(huán)節(jié)、實驗內容、注意事項等進行介紹，并確定分組。參與實驗的學生可根據興趣，自行組隊選取表1中某一實驗課題進行實驗。每個小組人數為3人，每個教學班實驗課題不能重復。2）確定實驗方案學生課下自主學習教師提供的教學資源，包括通過實驗平臺線上全景攝影模型了解實驗系統，通過實驗系統操作視頻掌握系統操作方法，通過相關標準、規(guī)范、論文學習資料了解不同末端形式的運行參數要求及相關測試研究方法，閱讀儀器設備操作說明熟悉儀器、監(jiān)測系統操作。小組成員共同討論制定實驗方案，包括實驗內容、實驗儀器、實驗方法、實驗步驟、數據處理方法等，并撰寫實驗方案書。教師對課題組提交的實驗方案書進行評閱，并提出建議，學生根據教師的意見進一步思考，完善或調整實驗方案后進入實驗操作環(huán)節(jié)。3）進行實驗測試小組成員相互配合，完成其各自分工的實驗內容，獲取實驗測試數據。教師僅在旁輔助指導，原則上由學生自行操作和測試。4）分析研討實驗結束后，各組對測試數據進行分析，在研討課上分享實驗結果、實驗問題等，可采用PPT形式，教師引導學生針對各小組的實驗內容進行討論。表3實驗課題及分組小組課題實驗內容備注1組地板輻射供暖系統供暖特性分析①測試室內空氣溫度濕度、輻射表面溫度，分析其11h（9：00am—8:00pm）變化規(guī)律，分析系統的熱反應及蓄熱特性；②測試室內溫度、濕度等舒適性參數，分析供暖舒適性；一號末端房間2組散熱器供暖系統供暖特性分析①測試室內空氣溫度濕度、輻射表面溫度，分析其11h（9：00am—8:00pm）變化規(guī)律，分析系統的熱反應及蓄熱特性；②測試室內溫度、濕度等舒適性參數，分析供暖舒適性；二號末端房間3組風機盤管系統供暖特性分析①測試室內空氣溫度濕度、輻射表面溫度，分析11h（9：00am—8:00pm）變化規(guī)律，分析系統的熱反應及蓄熱特性；②測試室內溫度、濕度、風速等舒適性參數，分析供暖舒適性；三號末端房間4組常規(guī)供暖方式系統能耗及能效分析①測試常規(guī)供暖方式系統各設備能耗及系統總能耗，分析各部分能耗比重；②測試系統運行期間總能耗和總供熱量，分析系統供暖能效和主機供暖COP，分析主機供暖耗功率變化規(guī)律；機房5組頂棚毛細管網輻射供暖系統供暖特性分析①測試室內空氣溫度濕度、輻射表面溫度，分析其11h（9：00am—8:00pm）變化規(guī)律，分析系統的熱反應及蓄熱特性；②測試室內溫度、濕度等舒適性參數，分析供暖舒適性；三號末端房間6組地板毛細管網輻射供暖系統供暖特性分析①測試室內空氣溫度濕度、輻射表面溫度，分析其11h（9：00am—8:00pm）變化規(guī)律，分析系統的熱反應及蓄熱特性；②測試室內溫度、濕度等舒適性參數，分析供暖舒適性；二號末端房間7組墻壁毛細管網輻射供暖系統供暖特性分析①測試室內空氣溫度濕度、輻射表面溫度，分析其11h（9：00am—8:00pm）變化規(guī)律，分析系統的熱反應及蓄熱特性；②測試室內溫度、濕度等舒適性參數，分析供暖舒適性；一號末端房間8組毛細管網輻射供暖方式系統能耗及能效分析①測試毛細管網輻射供暖系統各設備能耗及系統總能耗，分析各部分能耗比重；②測試系統運行期間總能耗和總供熱量，分析系統供暖能效和主機供暖COP，分析主機供暖耗功率變化規(guī)律；機房完成實驗和研討之后，每人撰寫實驗報告，并提交實驗報告（每人一份）、實驗原始數據（一個小組一份）及實驗方案書（各組實驗方案書原稿應保留隨實驗報告提交，一個小組一份）。5.實驗數據記錄實驗測試數據依據各實驗小組研究內容和實驗方案確定，主要包括以下參數的測試內容。表4實驗測試參數表測試參數室內空氣參數0.1、0.6、1.1、1.7、2.5m不同高度空氣干球溫度/℃黑球溫度/℃相對濕度/%干球溫度/℃風速/(m·s-1)空調送風參數送風干球溫度/℃相對濕度/%風速/(m·s-1)圍護結構參數內部溫度/℃表面溫度/℃水系統參數水流量/(m3·h-1)供水溫度/℃回水溫度/℃系統能耗風冷熱泵、水泵、風機等設備電功率/kW室外氣象參數室外溫度/℃室外濕度/%室外風速m/sHW指數6.實驗分析1）1-3、5-6組的實驗分析內容（1）從整體評價指標的角度分析房間的舒適性。（2）從房間水平溫差、縱向溫差等局部評價角度分析房間的舒適性。（3）分析供暖系統室內熱反應和蓄熱性特征，該特征對系統的使用有何影響？（4）房間平均空氣微生物粒子濃度變化規(guī)律如何，與哪些因素相關？（5）實際測試數據與原方案設計取值是否存在偏差，哪些參數存在偏差，產生偏差的原因有哪些？2）4、8組的實驗分析內容（1）通過