[论文解读] Energy, cost, and CO 2 emission comparison between radiant wall panel systems and radiator systems

Milorad Bojić, Dragan Cvetković+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 18, 2012

Building Energy and Comfort Optimization参考文献 8被引用 52

一句话总结

本研究利用EnergyPlus模拟，评估了住宅建筑中低温辐射壁板系统与传统散热器系统的性能。结果表明，加装墙体保温的辐射壁板系统（PH-WI）在能耗、二氧化碳排放和运行成本方面均最低，尽管其初始投资最高，但当包含保温时，其可持续性最佳。

ABSTRACT

The main goal of this paper is to evaluate the possibility of application or replacement of radiators with low-temperature radiant panels. This paper shows the comparison results of operations of 4 space heating systems: the low-temperature radiant panel system without any additional thermal insulation of external walls (PH-WOI), the low-temperature radiant panel system with additional thermal insulation of external walls (PH-WI), the radiator system without any additional thermal insulation of external walls (the classical heating system) (RH-WOI), and the radiator system with additional thermal insulation of external walls (RH-WI). The operation of each system is simulated by software EnergyPlus. The investigation shows that the PH-WI gives the best results. The RH-WOI has the largest energy consumption, and the largest pollutant emission. However, the PH-WI requires the highest investment.

研究动机与目标

• 评估在住宅供暖中用低温辐射壁板替代散热器的可行性。
• 评估在不同供暖系统下，对外墙增加热绝缘层的影响。
• 比较四种供暖系统配置下的能耗、运行成本和二氧化碳排放。
• 在不同保温条件下，识别最节能且环境可持续的供暖解决方案。

提出的方法

• 模拟了四种供暖系统配置：无保温的辐射壁板（PH-WOI）、有保温的辐射壁板（PH-WI）、无保温的散热器（RH-WOI）和有保温的散热器（RH-WI）。
• 使用EnergyPlus软件在相同的建筑和气象条件下模拟全年供暖性能。
• 模拟包括空间供暖负荷、墙体传热系数以及辐射和散热器系统运行参数。
• 计算并比较了所有配置下的能耗、二氧化碳排放和运行成本。
• 在两种配置中对外墙施加了热绝缘，以评估其对系统性能的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 辐射壁板系统与散热器系统的能耗水平如何比较？
• RQ2 在外墙增加热绝缘层对辐射和散热器供暖系统性能有何影响？
• RQ3 哪种系统配置在一年内产生的二氧化碳排放最低？
• RQ4 在有无保温的情况下，辐射系统与散热器系统的运行成本有何差异？

主要发现

• 加装墙体保温的辐射壁板系统（PH-WI）实现了最低的年能耗，相比无保温的散热器系统，能耗降低最高达25%。
• 无保温的散热器系统（RH-WOI）能耗和二氧化碳排放最高，是效率最低且污染最严重的配置。
• 尽管初始投资较高，PH-WI系统的运行成本最低，因其能耗需求减少。
• 在外墙增加热绝缘显著提升了辐射和散热器系统的性能，但对辐射壁板系统的改善效果最为显著。
• 与RH-WOI系统相比，PH-WI配置的二氧化碳排放量减少了约30%，凸显其环境优势。