冰蓄冷-低温送风空调系统的仿真优化及风口性能研究

摘要

自"冰蓄冷与低温送风相结合"的概念被提出以来,所开展的科研工作往往针对这两项技术分别进行,研究冰蓄冷-低温送风空调系统的工作尚不多见.本文依托系统优化理论、计算机仿真技术以及物理实验等手段,对冰蓄冷-低温送风空调系统的设计方法、参数优化等相关问题进行了一系列的研究,主要内容如下:分析了冰蓄冷空调系统在不同类型建筑物中的适用性.着重用制冷机装机率、冰蓄冷空调系统的蓄冷率以及系统在高峰用电时段的放冷率三项指标来衡量冰蓄冷系统的适用性,并通过优化分析给出了这三项指标分别应用于办公建筑、商业建筑及集会建筑时的优选值范围.应优化分析过程的要求,还归纳总结了空调负荷统计数据,对空调逐时负荷简化算法的相关资料进行了补充和完善.建立了制冷系统和蓄冰装置的数学模型,为设备的性能仿真奠定了理论基础.并对制冷系统和蓄冰装置的运行进行了实测,用实测数据检验了设备的数学模型.在此基础上,通过计算机仿真得到了盘管式内融冰蓄冰槽在不同条件下的蓄、融冰性能,为空调方案的经济分析提供了相关数据.对常规空调系统、常规冰蓄冷空调系统以及冰蓄冷-低温送风空调系统搭建了经济分析模型.用经济分析的方法,对不同规模办公建筑的最佳空调方案进行了筛选,对冰蓄冷-低温送风空调系统的送风温度进行了优化.针对低温送风空调系统末端可能出现的"气流组织恶化"及"风口结露"两大问题进行了实验研究,基本建立了解决这两类问题的方法.凝露实验得到了低温送风条件下,空调系统使用普通风口时的软启动控制具体参数;诱导比实验得到了气流引射型及风车-风扇型内诱导风口的诱导比计算关联式;普通风口射流特性研究得到了低温送风条件下,气流组织设计的新思路.

目录

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第一章绪论

1.1论文的背景

1.1.1我国电网存在严重的用电峰谷差

1.1.2蓄冰空调在我国的应用前景广阔

1.1.3冰蓄冷和低温送风相结合是蓄冰空调发展的必由之路

1.2国内外研究动态

1.2.1国外冰蓄冷技术的发展和科研动态

1.2.2国外低温送风技术的科研动态

1.2.3冰蓄冷及低温送风技术在国内的发展

1.3论文的目的及内容

参考文献

第二章冰蓄冷空调系统适用性分析

2.1基于空调逐时负荷的冰蓄冷空调系统适用性分析指标

2.1.1制冷机装机率

2.1.2冰蓄冷空调系统的蓄冷率

2.1.3高峰用电时段的放冷率

2.2优化方法简介

2.2.1数学规划问题的基本理论

2.2.2求解数学规划问题的新方法

2.2.3冰蓄冷空调系统适用性指标最优值问题

2.3典型建筑类型空调负荷特性分析

2.3.1典型建筑类型空调逐时负荷曲线

2.3.2空调负荷综合概算指标

2.3.3空调逐时负荷系数

2.4分析指标的推荐值

2.5本章小结

参考文献

第三章冰蓄冷-低温送风空调系统冷源的实测及仿真

3.1制冷系统的数学模型及其实验验证

3.1.1制冷主机的宏观数学模型

3.1.2制冷主机宏观数学模型的求解

3.1.3冷却塔的数学模型

3.1.4制冷系统数学模型的实验验证

3.2盘管式内融冰蓄冰槽的数学模型及其实验验证

3.2.1蓄冰槽蓄冷过程的数学描述

3.2.2蓄冰槽释冷过程的数学描述

3.2.3传热准则数的确定

3.2.4盘管式内融冰蓄冰槽数学模型的实验验证

3.3盘管式内融冰蓄冰槽蓄、融冰特性研究

3.3.1仿真工况设置

3.3.2仿真结果与分析

3.4本章小结

参考文献

第四章办公建筑空调方案筛选及送风温度的优化

4.1空调系统的经济分析模型

4.1.1常规空调系统冷源初投资计算模型

4.1.2常规冰蓄冷空调系统冷源初投资计算模型

4.1.3常规空调系统末端装置初投资计算模型

4.1.4低温送风系统末端装置初投资计算模型

4.1.5常规空调系统冷源年运行费用计算模型

4.1.6常规冰蓄冷空调系统冷源年运行费用计算模型

4.1.7常规空调末端年运行费用计算模型

4.1.8低温送风系统空调末端年运行费用计算模型

4.2办公建筑空调方案的经济性比较及送风温度优化

4.2.1典型建筑物的空调逐时负荷及设备配置

4.2.2典型建筑物各空调方案的经济性比较及送风温度优化

4.2.3费用灵敏度分析

4.2.4冰蓄冷空调系统适用性分析指标的应用

4.3本章小结

参考文献

第五章低温送风条件下风口性能实验研究

5.1风口凝露实验研究

5.1.1实验对象

5.1.2实验内容

5.1.3实验系统

5.1.4实验结果及分析

5.1.5软启动实验研究

5.2诱导风口诱导比的实验研究

5.2.1气流引射型内诱导风口诱导比实验研究

5.2.2风车-风扇型内诱导风口诱导比实验研究

5.3低温送风条件下晋通风口射流特性的研究

5.3.1非等温射流特征量分析

5.3.2低温射流特性的实验研究

5.3.3低温射流的数值模拟

5.4本章小结

参考文献

第六章结论与展望

6.1本文结论

6.2研究展望

致谢

攻读博士学位期间的科研成果及科研论文