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置换通风与辐射供冷相结合系统CFD模拟研究

孙涛  
【摘要】:健康与节能是当今空调发展的两大主题,而空间气流组织优化则是保持人们健康和节约能源的核心。健康要求更频繁换气,而节能则需要尽可能少的空气置换。因此,既能满足人们对日益提高的健康需要,又能满足节能要求的空调系统是本论文研究的主要内容。置换通风作为一种近年来发展起来的一种新的通风方式,具有独特的气流组织,既保证了工作空间良好的空气质量,又有效地利用了空间上下温度分层的特点,从而能够达到较好的节能效果。置换通风的高效合理性和较高的热舒适性以及其节能性为其在工业和家居中的应用开辟了广阔的前景。但是,目前的置换通风系统所能承担的室内负荷较小,一般为30W/m~2~40W/m~2。在我国大部分地区,夏季室内冷负荷较大,单纯的置换通风系统无法满足供冷量的需求,而置换通风加辐射供冷可以较好地弥补这一不足。 本文在详细地研究分析置换通风效率的基础上,应用Airpak流体力学和传热学商业软件对采用置换通风空调系统的房间内的温度场、速度场和污染物的浓度场进行了比较系统地数值模拟,分析了置换通风的通风特性。通过试验数据进行了模型验证,得到了较好的结果。经过和实验数据的对比,验证了采用室内零方程模型可以较准确地对置换通风系统温度场和速度场进行模拟。 在数值分析的基础上,又对置换通风/冷却顶板和置换通风/地板供冷系统进行了进一步模拟分析。通过加入顶板供冷和地板供冷系统后,对置换通风系统温度场和速度场的影响进行了研究。最后对两种系统室内空气品质进行了对比和评价,给出了两种通风系统的适用条件。这对指导置换通风的设计、评价和优化有一定的应用价值,有助于置换通风和辐射供冷系统在我国的应用研究。


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