分体式空调制热运行时室内温度场流场的特性研究

摘要

根据《采暖通风与空气调节设计规范》规定累年日平均温度低于或等于5℃的日数大于或等于90天的地区才宜采用集中供暖。长江流域属于夏热冬冷地区不能够满足这个条件，因此传统上此地区不考虑冬季采暖。2009年冬天对上海地区785户居民的调查表明，有超过90％居民使用分体式空调，房间热分层明显，人在不同位置活动，温差比较大，热舒适性较差。因此，研究不同送风参数下分体式空调房间内流场和温度场的分布特性，了解不同形式下分体式空调房间内的制热效果是非常有意义的;针对冬季空调供暖的热力分层现象，建立模型，提出一系列的改善措施，对减小热力分层，提高人生活区域的舒适性，以及分体空调的安装、使用、控制和系统的优化发展有着实际的理论和现实意义。
　　 本文通过安装有分体式空调器的实际的空调房间为研究对象，通过在实验测试小室布置温度热电偶和数据采集系统、热舒适性测试系统，研究了不同送风变量下的室内温度场、流场的分布特性，同时测试室内环境的相关参数，为数值模拟提供准确的数据。研究发现，当导风板角度（与竖直平面的夹角）为90°时，房间内上下温度分层现象较为严重，减小挡风板角度，可以改善室内垂直高度上的温度梯度;当送风风速从2m/s增大到3m/s时，可以有效的减小垂直方向的热力分层，上下垂直温差可以减小0.3℃;通过热舒适性测试系统，对Z=0.1m、Z=1.1m、Z=1.7m高度的三个测点进行了PMV-PPD计算，得出了不同运行工况时，不同高度的位置的热感觉不同;随着高度的升高，PPD值越来越大，说明脚踝部位对热感觉最敏感，也最难达到满意的程度。
　　 在实验测试的基础上，建立了数学模型，运用Fluent流体动力学软件对实际工况进行了数值模拟研究。模拟结果显示，随着导风板角度（与竖直平面的夹角）由90°减小到60°，再减小到30°，上下垂直温差依次减小，当导风板角度为30°时，Z=0.1m、Z=1.1m、Z=1.7m高度的温度已经超过了Z=2.7m的高度，减小导风板的角度对热空气达到人的工作区有很显著的效果;送风风速由2m/s增大到3m/s时，上下温差减小了0.4℃;在人生活区Z≤1.7m的范围内，不同位置对于空调开启情况的需求不同;在合理的范围内降低空调的安装高度、降低室内设定温度、可以很有效的减小热力分层现象;此外，通过分体式空调器与新风排风系统的综合作用，可以有效地减小垂直高度的热力分层。为分体式空调的合理使用以及系统优化提供了理论参考。
　　 通过实验值与模拟值的对比，验证了理论模型的可行性，理论模型基本可以表达实际真实情况。对分体式空调供暖的相关研究提供可靠的理论依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 课题的研究现状

1．2．1 气流组织的研究现状

1．2．2 分体式空调室内气流组织的研究现状

1．2．3 室内热舒适性的研究现状

1．3 本文的主要研究内容

第二章 分体式空调器数值模拟理论基础

2．1 理论基础

2．2 模拟软件介绍

第三章 分体式空调器制热运行时的数值模拟

3．1 物理模型及简化

3．2 网格划分介绍

3．3 数学模型的建立

3．4 边界条件的设置

3．5 数值计算结果与分析

3．5．1 A1工况室内温度场速度场模拟结果与分析

3．5．2 A2工况室内温度场速度场模拟结果与分析

3．5．3 A3工况室内温度场速度场模拟结果与分析

3．5．4 B1工况室内温度场速度场模拟结果与分析

3．5．5 B2工况室内温度场速度场模拟结果与分析

3．5．6 B3工况室内温度场速度场模拟结果与分析

3．5．7 不同工况下在不同位置的温度特性分析

3．6 垂直温度场特性分析

3．6．1 送风角度对垂直温度场的影响

3．6．2 送风速度对垂直温度场的影响

3．6．3 室内设定温度对垂直温度场的影响

3．6．4 室内机安装高度对垂直温度场的影响

3．6．5 配合新风排风系统对垂直温度场的影响

3．7 本章小结

第四章 分体式空调器制热运行时的实验研究

4．1 实验设计

4．1．1 实验环境与测点布置

4．1．2 实验仪器与设备

4．1．3 实验方案

4．2 实验内容

4．2．1 实验内容

4．2．2 实验数据处理

4．3 实验结果分析

4．3．1 送风风向对室内垂直方向温度场的影响

4．3．2 送风速度对室内垂直方向温度场的影响

4．3．3 人体热舒适评价

4．4 模拟值与实验值的对比

4．5 本章小结

第五章 结论

5．1 文章小结

5．2 课题展望

参考文献

硕士期间发表论文情况

致谢