置换通风空调系统的多指标综合评价方法研究

摘要

近年来,能源的紧缺以及室内空气品质问题日益严峻,置换通风以其独特的气流组织,既保证了工作区良好的空气质量,又有效的利用了空间上下温度分层达到节能的效果,很好地解决了能耗与室内空气品质之间的矛盾.置换通风空调系统原理简单,然而其影响因素很多.其室内热环境、空气品质及节能效果到底如何,需要进行深入的研究,这也是室内热环境设计及空调设计的前提条件.本文围绕置换通风系统下的室内热环境及系统的多指标综合评价与优化进行了一系列的理论计算、实验分析和数值模拟研究.通过对置换通风系统下室内空气的换热和流动机理分析,提出了置换通风系统温度场的分区模型,将室内气体按其传热特性不同在垂直方向上划分成三个控制区域,即等温送风区、主对流区、热混合区,通过对各控制体建立能量平衡方程求解各控制体温度及其空调负荷.通过变化实验工况研究置换通风在不同的送风量、送风速度、热源、送风形式下的温度分布及负荷,并以热分布系数为指标分析这些因素对温度场及室内冷负荷的影响;采用实验实测数据对第一部分理论研究所建立的分区模型进行了应用和验证.同时,还将实测结果与数值模拟结果进行比较,验证模型及算法的可行性.就目前主导地位的空调方式而言,它主要通过控制室内空气的状态参数(空气温度与湿度)来对室内热湿环境进行调控,然而HVAC系统不应仅以满足室内温湿度要求为目的,而应以满足人员热舒适,良好的室内空气品质以及合理的能耗为目标.本文将运用计算流体力学软件对置换通风系统模拟,以热舒适、室内空气品质、能耗作为评价指标,通过多指标评价方法,对置换通风空调系统进行多指标综合评价,并根据评价结果提出优化设计方案,实现空调系统舒适性、健康性与节能性的统一.本文通过理论计算、实验分析和数值模拟的研究方法,针对置换通风空调系统的室内热环境研究和综合评价分析,将为置换通风的应用和推广提供一定的理论基础和设计依据,具有一定的实际应用价值.

目录

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第一章绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2置换通风的国内外应用及研究现状

1.2.1置换通风的发展及应用现状

1.2.2置换通风的研究方法及内容

1.3本文的研究内容

1.4本文的研究方法

第二章置换通风机理分析及数学模型的建立

2.1置换通风系统相关原理

2.1.1置换通风的基本原理

2.1.2羽流理论

2.1.3热分层理论

2.2置换通风系统的性能

2.3置换通风的适用条件

2.3.1置换通风的形成条件

2.3.2置换通风的适用范围

2.4置换通风的换热机理及冷负荷特性分析

2.4.1置换通风换热机理分析

2.4.2置换通风空调系统冷负荷特性分析

2.5置换通风的数学模型

2.5.1数值计算的基本假设

2.5.2控制方程

2.5.3湍流模型

2.5.4数值方法

2.5.5计算流体力学软件airpak简介

第三章置换通风系统室内温度分布模型及能耗分析

3.1室内温度分布数学模型的建立

3.1.1等温送风区数学模型

3.1.2对流主区数学模型

3.1.3热混合区数学模型

3.2数学模型中参数的确定

3.3分区模型的计算方法

3.4冷负荷分析

第四章置换通风热环境及能耗的实验研究

4.1实验目的

4.2实验情况简介

4.2.1实验概况

4.2.2实验测量仪器

4.3分区模型的实验验证

4.3.1模型区域划分初步检验

4.3.2温度场验证

4.3实验结果与分析

4.3.1实验测定方案

4.3.2室内热源分布对室内温度分布的影响

4.3.3送风量对室内温度分布的影响

4.3.4送风温度对室内温度分布的影响

4.3.5送风形式对室内温度分布的影响

第五章基于多指标的置换通风系统综合评价

5.1多指标综合评价方法简介

5.2置换通风空调系统的多指标综合评价

5.2.1评价指标的确定

5.2.2各项指标在评价指标体系中的权数

5.2.3综合评分值的确定

5.2.4考察因素及水平的确定

5.3模拟实验方案的确定

第六章数值模拟及评价结果分析

6.1模型的验证

6.1.1模型的建立

6.1.2实验和模拟结果的对比

6.2研究对象

6.3模拟实验结果分析

6.3.1单项指标评分

6.3.2综合评价分析

6.3.3综合评价结果

第七章结论与展望

参考文献

发表论文

致谢