办公楼地板送风空调系统的能耗分析

摘要

地板送风空调系统可以与办公建筑中弱电布线结合，并可根据办公区域变化需要，灵活布置送风口位置，改善通风效率与室内空气品质，因此在国内外办公建筑中应用日趋广泛，但其能耗特性却存在争议。近年来，国内外的许多学者对地板送风系统进行了深入的研究，提出了相应的理论，并结合工程实例指出了地板送风技术在实际应用中存在的问题。因此，深入分析办公建筑地板送风空调系统的能耗，对地板送风的系统形式、设计方法以及解决工程中的问题都具有一定的指导意义。
　　本文以南京地区某办公建筑为例，结合地板送风的工作原理，对地板送风系统的送风参数进行分析，利用CFD计算软件Airpak模拟室内气流组织分布，并对空调房间内的热舒适性和空气品质进行全面综合的评价;利用能耗模拟软件EnergyPlus建立办公建筑空调系统模型，对地板送风空调系统不同送风温度的全年运行特性与能耗进行模拟分析，得出在供冷与供热不同模式下，气流组织方式对地板送风空调系统中制冷机组、风机与供热热源能耗的影响规律，并将其能耗与头部上送风空调系统进行对比。
　　研究结果表明:
　　(1)通过对气流组织的模拟研究得到:供冷运行时，送风温度为18℃和19.5℃，送风散流器出风速度分别为0.52m/s和0.63m/s，室内热分层良好，同时也满足ASHRAE热舒适性指标PMV和PPD的要求，均可作为地板送风空调系统运行的理想工况。供热运行时，地板送风室内空气混合都很均匀。当送风温度为28℃和30℃时，送风散流器出风速度分别为0.55m/s和0.46m/s，能满足房间的空调要求，温度分布趋势接近理想采暖的温度分布。
　　(2)供冷运行时，房间设定温度均为26℃，地板送风温度为19.5℃，上送风温度为16℃时，室内人员热舒适性最好。此时，地板送风系统较头部上送风系统节能14.3％。其中，风机能耗降低15.1％，制冷机能耗降低13.5％。
　　(3)供热运行时，地板送风系统略有节能的优势。房间设定温度均为18℃，地板送风温度为30℃，上送风温度为36℃时，均能满足空调要求且舒适性好。与头部上送风系统相比，地板送风系统节能6.1％。
　　(4)将数值模拟中室内环境符合要求的最优运行工况能耗进行对比，结果表明:南京地区办公建筑采用全空气二次回风地板送风系统可比头部上送风系统全年节省11.4％的能耗，应用前景广阔。

目录

声明

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 地板送风系统概述

1．2．1 发展历史

1．2．2 工作原理

1．2．3 系统优势

1．2．4 应用场合

1．3 国内外研究发展现状

1．3．1 温度分层对能耗影响的研究

1．3．2 地板送风负荷计算的研究现状

1．3．3 室内空气品质及舒适性的研究现状

1．3．4 地板送风系统能耗研究现状

1．4 地板送风空调系统实际应用存在的问题

1．5 研究内容及研究方法

第二章 地板送风系统能耗影响因素的理论分析

2．1 室内热力分层的影响

2．1．1 室内分层理论

2．1．2 地板送风房间的负荷分析

2．2 送风温度的分析

2．2．1 送风温度的确定

2．2．2 送风温度对热力分层的影响

2．2．3 送风温度对能耗的影响

2．3 空气输送系统的分析

2．3．1 送风量的确定

2．3．2 送风量对室内气流的影响

2．3．3 送风系统阻力损失

2．3．4 空气输送对能耗的影响

2．4 本章小结

第三章 房间内气流组织的模拟研究

3．1 Airpak软件的介绍

3．2 求解模型的建立

3．2．1 物理模型

3．2．2 数学模型

3．3 边界条件确定和数值求解的离散化处理

3．3．1 边界条件的确定

3．3．2 数值求解的离散化处理

3．3．3 控制参数的设定及求解的判定

3．4 模拟工况和结果分析

3．4．1 供冷运行工况分析

3．4．2 供热运行工况分析

3．5 本章小结

第四章 建筑模型的建立与能耗分析方法

4．1 建筑模型的建立

4．1．1 建筑概况

4．1．2 建筑围护结构

4．1．3 建筑空调系统概况

4．1．4 建筑模型

4．2 EnergyPlus和DesignBuilder概述

4．3 EnergyPlus的模块功能和计算思路

4．3．1 负荷模拟

4．3．2 系统模拟

4．3．3 设备模拟

4．3．4 计算思路

4．4 UFAD能耗模型

4．4．1 UCSD-UFAD理论模型

4．4．2 EnergyPlus UFAD模型

4．5 本章小结

第五章 地板送风系统与上送风系统能耗对比分析

5．1 空气处理系统比较分析

5．1．1 传统OHAD空调系统

5．1．2 UFAD空调系统

5．2 模拟参数的确定

5．2．1 建筑参数

5．2．2 室内人员及设备时间表

5．2．3 空调系统运行

5．2．4 气象参数的选定

5．3 UFAD与OHAO的能耗比较分析

5．3．1 供冷能耗的对比分析

5．3．2 供热能耗的对比分析

5．3．3 两种空调系统全年能耗的对比分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 文章总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间学术成果