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辐射供冷—置换通风室内热环境及动态响应特性研究

张佩东  
【摘要】: 随着经济的发展和人们生活水平的提高,空调得到越来越广的应用,且人们对空调室内环境的舒适性、室内空气品质以及能耗问题也越来越关注。辐射供冷与置换通风结合的复合空调是一种经济、节能、舒适性好的空调系统形式,而逐渐得到研究和应用。 本文首先分析总结复合空调的热、湿环境控制指标,在利用已有实验结果验证CFD数值仿真结果的基础上,讨论了网格划分密集程度对模拟结果的影响;然后对室内冷顶板的传热过程建立了数学模型,分析了各结构参数对冷顶板供冷能力以及表面温度均匀性的影响,进一步通过数值仿真结果显示了顶板表面温度分布均匀性对室内热环境的影响。 由于供冷参数的不同组合会导致置换通风与辐射冷板复合空调室内热湿环境及系统运行费用的不同,因此本文接着利用正交法设计了5因素5水平实验方案,模拟分析了各供冷参数与热舒适性指标PMV的相关性,通过级差法和方差分析法得出了送风温度、速度及相对湿度、冷板表面温度及冷板与天花板面积比等参数对室内热舒适影响作用强弱的先后顺序和最佳组合供冷参数;然后,就对舒适性影响最显著的因素—送风速度的变化所引起的室内热环境的变化过程进行了动态模拟,分析了室内工作区和非工作区温、湿度随时间的变化规律,表明室内热湿状况再次达到稳态所需的响应时间长,但是,冷顶板表面出现结露的可能性也很小。故对置换通风-辐射供冷复合空调系统不建议采用变风量调节的方案。这一结论可为复合空调系统设计参数的确定以及运行调节方案的制定提供指导。 最后在最佳组合工况的基础上,以西安地区的室外气象条件以及两种常用墙体的结构和物理特性为准,通过调节辐射冷顶板的供冷面积对办公室从上午8:00到下午18:00的室内环境进行了模拟,得出了不同时刻的优化控制方案。分析了不同外墙结构类型和辐射冷顶板开启模式对室内PMV均匀性以及外墙内表面温度分布的影响。


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