《建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》 教案 8-14實(shí)驗(yàn)報(bào)告-供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告——供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）通過(guò)供冷供暖一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，了解散熱器、風(fēng)機(jī)盤(pán)管、輻射地盤(pán)管以及（頂棚、墻壁、地板）毛細(xì)管網(wǎng)輻射系統(tǒng)等多種不同供暖末端系統(tǒng)形式的工作原理，運(yùn)行要求；（2）通過(guò)多種實(shí)驗(yàn)方式對(duì)其供暖性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析，加深對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)及不同末端形式的理解；（3）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，提高自主學(xué)習(xí)性及思考能力，同時(shí)掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理方法，了解多種測(cè)試儀器的操作和應(yīng)用。2.實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及原理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。空氣源熱泵機(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2次側(cè)空調(diào)水與1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STYLEREF3\s8.1.9-SEQ圖\*ARABIC\s31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1各房間系統(tǒng)信息表實(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，1000X2500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)試系統(tǒng)及儀器以下為本次實(shí)驗(yàn)提供的實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及測(cè)試儀器。學(xué)生根據(jù)選擇的實(shí)驗(yàn)課題，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)需所有測(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2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/℃2.5m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/℃風(fēng)速/(m·s-1)JTR07C多通道微風(fēng)速測(cè)試儀測(cè)量范圍：0.05～2m/s，精度±(0.03m/s+2%讀數(shù)）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?。?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）/空氣菌落營(yíng)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(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.實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)本實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生為學(xué)習(xí)主體，教師提供必要輔助。學(xué)生需通過(guò)小組協(xié)作的形式，結(jié)合所選擇的實(shí)驗(yàn)課題內(nèi)容，獨(dú)立確定實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方案、測(cè)試參數(shù)及儀器、測(cè)試方法和步驟并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。教師提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、儀器設(shè)備、輔助資料及必要的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)共分為實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)——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)，如圖2所示。圖2設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)原則1）實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)通過(guò)第一堂課進(jìn)行啟動(dòng)，第一節(jié)課主要教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和要求，主要環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、注意事項(xiàng)等進(jìn)行介紹，并確定分組。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)。每個(gè)小組人數(shù)為3人，每個(gè)教學(xué)班實(shí)驗(yàn)課題不能重復(fù)。2）確定實(shí)驗(yàn)方案學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)教師提供的教學(xué)資源，包括通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)線上全景攝影模型了解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)操作視頻掌握系統(tǒng)操作方法，通過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、論文學(xué)習(xí)資料了解不同末端形式的運(yùn)行參數(shù)要求及相關(guān)測(cè)試研究方法，閱讀儀器設(shè)備操作說(shuō)明熟悉儀器、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作。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)。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)。3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試小組成員相互配合，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)。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。4）分析研討實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，各組對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在研討課上分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題等，可采用PPT形式，教師引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)各小組的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行討論。表3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(tǒng)的熱反應(yīng)及蓄熱特性；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；一號(hào)末端房間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(tǒng)的熱反應(yīng)及蓄熱特性；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；二號(hào)末端房間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)空氣溫度濕度、輻射表面溫度，分析11h（9：00am—8:00pm）變化規(guī)律，分析系統(tǒng)的熱反應(yīng)及蓄熱特性；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；三號(hào)末端房間4組常規(guī)供暖方式系統(tǒng)能耗及能效分析①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)行期間總能耗和總供熱量，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；機(jī)房5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(tǒng)的熱反應(yīng)及蓄熱特性；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；三號(hào)末端房間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(tǒng)的熱反應(yīng)及蓄熱特性；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；二號(hào)末端房間7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(tǒng)的熱反應(yīng)及蓄熱特性；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；一號(hào)末端房間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)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)行期間總能耗和總供熱量，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；機(jī)房完成實(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（每人一份）、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)（一個(gè)小組一份）及實(shí)驗(yàn)方案書(shū)（各組實(shí)驗(yàn)方案書(shū)原稿應(yīng)保留隨實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交，一個(gè)小組一份）。5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)依據(jù)各實(shí)驗(yàn)小組研究?jī)?nèi)容和實(shí)驗(yàn)方案確定，主要包括以下參數(shù)的測(cè)試內(nèi)容。表4實(shí)驗(yàn)測(cè)試參數(shù)表測(cè)試參數(shù)室內(nèi)空氣參數(shù)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(duì)濕度/%干球溫度/℃風(fēng)速/(m·s-1)空調(diào)送風(fēng)參數(shù)送風(fēng)干球溫度/℃相對(duì)濕度/%風(fēng)速/(m·s-1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)內(nèi)部溫度/℃表面溫度/℃水系統(tǒng)參數(shù)水流量/(m3·h-1)供水溫度/℃回水溫度/℃系統(tǒng)能耗風(fēng)冷熱泵、水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備電功率/kW室外氣象參數(shù)室外溫度/℃室外濕度/%室外風(fēng)速m/sHW指數(shù)6.實(shí)驗(yàn)分析1）1-3、5-6組的實(shí)驗(yàn)分析內(nèi)容（1）從整體評(píng)價(jià)指標(biāo)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(píng)價(jià)角度分析房間的舒適性。（3）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？（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(guān)？（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？2）4、8組的實(shí)驗(yàn)分析內(nèi)容（1）通過(guò)