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毛细管格栅空调系统的动态仿真与实验研究

刘学来  
【摘要】:随着经济的发展和人民生活水平的提高,空调能耗迅猛增加,传统空调采用温湿度耦合处理技术,消耗了大量高品位的能量,低碳经济催生低碳空调,毛细管格栅平面空调系统应运而生。 毛细管格栅平面空调系统利用低温辐射技术,将温湿度分开来单独控制,实现了空调工程能源的梯级利用,使天然冷源、干燥地区蒸发冷源、工业废热、太阳能等能源在空调工程中应用变得更加可行。毛细管格栅平面空调系统是一种节能、舒适、节约空间、经济效益显著的空调末端系统。 本文在分析毛细管格栅平面空调系统热过程的基础上,建立了毛细管格栅平面空调系统的动态数学模型,对毛细管格栅的传热影响因素、室内气流组织、空调负荷计算、室内设计参数、新风量及设计参数、空调热回收理论及装置结构等进行了研究。最后通过实验验证了理论分析结果的可靠性,为该空调形式的应用提供了可靠的理论和实践依据。具体内容包括: (1)从研究影响舒适性因素、舒适性指标入手,采用Fanger的热舒适指标作为判据,在舒适度和相对湿度相同的条件下,得出毛细管格栅平面空调室内设计温度比传统空调房间在冬季(夏季)供暖(冷)时低(高)1.6℃。 (2)从分析毛细管格栅传热过程入手,建立了动态数学模型,并对热过程各阶段分别进行科学的简化,分段研究。 (3)在理论研究的基础上,采用MATLAB软件通过编程、CFD计算模拟,找出了影响毛细管格栅的传热的因素;室内温度、速度、污染物浓度分布;得出了毛细管格栅空调系统负荷的计算方法。 (4)建立室内湿平衡方程,分析了室内湿度的计算方法,给出了毛细管格栅平面空调新风量、新风参数及运行策略。 (5)分析空调热回收传热过程,建立了间接蒸发板式热回收装置的数学模型,通过CFD模拟得出了合理的结构参数。 (6)通过实验对以上理论及模拟结果进行验证,毛细管格栅散热、室内温度、速度以及污染物浓度场均很好的满足舒适性的要求,达到设计标准;通过搭建实验台,对间接蒸发板式热回收装置进行测试,测试表明,间接蒸发板式热回收装置回收效率夏季超过70%,冬季仅为显热热回收的状态下,热回收效率也在60%以上。并通过实验对热回收装置的换热单元数、新排风比等热回收装置参数进行了更好的优化。


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