摘要
随着气候变暖和能源需求增加，建筑制冷在建筑能耗中占比也不断提高。夏季较高的冷却能耗给电网带来巨大压力，需要进一步推进建筑节能减排工作。地板辐射供冷系统利用地板表面和室内其他表面（人体、家具和围护结构）之间的辐射热交换进行冷却，是一种高舒适、低能耗系统。然而，地板辐射供冷系统往往由多个子系统组成，环境参数和系统调控参数会对系统的运行性能产生影响，多样的室外气候类型也为地板辐射供冷系统的推广带来了困难。
利用TRNSYS研究了多层住宅建筑中应用三种常规策略（变水温策略、变风量策略和地埋管策略）的地板辐射供冷系统运行状态。不同策略在不同气候区的适应性存在差异，三种策略中的变风量策略的室内热舒适表现最好，超过热舒适的小时数小于总模拟时间的3%。采用综合评价方法对不同策略在中国五个气候区的运行性能进行分析，结果显示，地埋管策略的经济性指标得分较高，在经济性指标权重较大时，综合得分较高。变风量策略在寒冷地区和温和地区综合表现较好。研究为地板辐射供冷系统在住宅建筑中的应用提供了可靠的参考。
关键词：控制策略；地板辐射供冷系统；住宅建筑；能源效率；气候区
地板辐射供冷系统往往通过控制调控提高系统的运行性能，但仍受到室内热舒适性和地板表面的结露风险的限制。而空调系统的设计选择会影响建筑物的能源性能、居住者满意度和运行成本。目前许多研究都集中在控制策略的设计和系统的单一优势分析，研究背景大部分局限于某一或几个特定城市，而全面考虑地板辐射供冷系统在不同气候下的适应性研究少有涉及。因此，开展了针对地板辐射供冷系统的不同策略在中国不同气候区的应用潜力研究，从室内热舒适和可持续性等方面对系统进行综合评价，进而准确定位策略的设计方向，最大限度地减少气候变化对系统的影响，提高运行性能。
（1）室内环境和系统调节会受到室外气候的影响，模拟工作中涉及了五个气候区的11个城市，保证了模拟结果的多样性。
（2）实现了不同气候下地板辐射供冷系统在室内热舒适和可持续性等方面的综合效益评估，为地板辐射供冷系统的工程应用提供了可靠参考。
图1 图片摘要
（1）地板辐射供冷系统模型构建
（2）复合系统的运行策略
（3）分析地板辐射供冷系统运行性能及系统应用潜力
本研究对中国五个气候区住宅建筑中的地板辐射供冷系统进行了模拟分析，并提出和评估了三种常规控制策略（变水温策略、变风量策略和地埋管策略）。
本研究提出住宅建筑中的地板辐射供冷系统的三种常规控制策略（变水温策略、变风量策略和地埋管策略），模拟了系统在中国不同城市的运行并对策略进行初步评估。然后，根据仿真结果综合考虑了热舒适、结露风险、能耗和碳排放对地板辐射供冷系统进行了评价。结果表明，地板辐射供冷系统在不同气候下具有较强适应性，而防结露可以改善辐射地板运行时的室内热环境，使其更适合住宅建筑。综合考虑多种评价指并设定指标优先级对地板辐射供冷系统的控制策略选择是至关重要的。本文为建筑初始阶段的地板辐射供冷系统的工程设计提供了新思路，进一步提高系统节能效果。
作者
Mengying Cui1, Yang Song1, Yudong Mao1, Kaimin Yang1, Jiying Liu1*, Zhe Tian2*
1 School of Thermal Engineering, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China
该论文的第一作者是山东建筑大学热能工程学院硕士生崔梦颖（2024年6月毕业），目前在东南大学能源与环境学院殷勇高教授课题组攻读博士学位。通讯作者为山东建筑大学热能工程学院教授刘吉营和天津大学环境科学与工程学院教授田喆，共同作者包括山东建筑大学热能工程学院宋洋研究生、毛煜东老师和杨开敏老师。
Cui M, Song Y, Mao Y, et al. (2024). Potential application of radiant floor cooling systems for residential buildings in different climate zones. Building Simulation, 17: 543–560.
https://doi.org/10.1007/s12273-023-1098-x
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地板辐射供冷系统在不同气候区住宅建筑中的应用潜力
期刊介绍
Building Simulation 2008年创刊，是世界上第一本有关建筑模拟领域最新研究成果的英文学术期刊，跨多种学科领域，涉及建筑技术、土木工程、建筑学、环境工程、能源及动力工程等，致力于为中外同行提供一个高水平的学术交流平台。被SCI、EI Compendex、Scopus、CSCD等数据库收录。2024年SCI影响因子6.1，在JCR两个学科领域均位于Q1区；位于中科院期刊分区，工程技术类1区。
