门窗通风与空气载能辐射空调协同作用基础研究

发布时间：2020-11-06 07:42

　　 门窗通风对空调房间的热舒适性和空调能耗可能造成较大影响,尤其是对于夏季湿热地区的辐射空调房间而言,门窗通风还可能增加结露风险。本文以新型辐射空调末端—空气载能辐射空调为研究对象,开展空气载能辐射空调室内稳态关闭门窗、非稳态开门、非稳态开窗三种典型工况的逐时测量实验。以最大负荷时刻的实验结果为边界和验证条件,建立三种工况的CFD模型分析室内的温湿度分布、气流组织和结露风险等热环境性能。基于热力学方法分析门窗通风空调房间的动态协同作用过程,建立由温度协同方程、含湿量协同方程、PMV协同方程、空调能耗协同方程表示的混合通风协同作用模型;并结合实验和气象参数研究混合通风操作参数对室内热环境参数的单因素敏感性,分析空调送风量和门窗开度对室内PMV-PPD和空调能耗的协同作用,基于对人体热舒适和空调能耗的优化,提出混合通风协同作用评价系数为混合通风操作参数的运行控制提供建议。本文研究结果表明,在稳态关闭门窗工况下,空气载能辐射空调房间的坐姿人体头部高度1.1m与脚踝高度0.1m的平面垂直温差约为0.1°C,室内人员活动区域的平均风速约为0.1m/s,辐射孔板下表面存在厚度约为12cm具有良好防结露效果的低温近壁边界区;在非稳态开门窗工况下,空气载能辐射空调房间的人体头部高度与脚踝高度的平面垂直温差不大于0.6°C,人员活动区域的平均风速约为0.1m/s,辐射孔板下低温近壁边界区厚度约为6-8cm。当按照建议进行空调系统和开门窗运行控制时,获得同等舒适的热环境时空调能耗降低,在实验和典型气象参数设定条件下,当外窗开度在10-40°范围内时,空调应设置低档位送风;当外窗开度在40-60°范围或外门开度在10-20°范围内时,空调应设置中档位送风;当外窗开度在60-90°范围或外门开度在20-30°范围内时,空调应设置高档位送风;当门开度常大于30°时,室内将产生明显的热不舒适感。空气载能辐射空调系统在夏季稳态关闭门窗和非稳态开门窗运行工况下,具有低温度梯度、低风速、低能耗、低结露风险等优势,可以推广应用于夏季高温高湿地区。本文提出了混合通风协同作用的基本概念,建立了混合通风协同作用热力学模型,并结合实验和气象参数分析了混合通风协同作用模型的应用,为建筑空调系统控制和开门窗运行管理提供指导,为受到空调机械通风和门窗自然通风协同作用的建筑研究提供新思路和方法。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU83
【部分图文】：

门窗通风与空气载能辐射空调协同作用基础研究系数，基于人体热舒适和空调能耗的优化，为空调系统的运行管理提供建议和依据。状载能辐射空调研究现状因其优越的热舒适性和节能性而被广大研究者重视，依据空调可分为三类包括非流体载能辐射空调、液体载能辐射调[9]。非流体载能辐射空调包括以电缆或电热膜为能量载液体载能辐射空调包括以水为能量载体的毛细管式辐射空调射空调是近年发展的新型辐射空调末端，已经被初步示范建筑、居住建筑和办公建筑。

区与辐射孔板的直接传热使孔板的表面温度最低，室内 1.5m 以上平面的垂直温度梯度大于 1.5m 以下的垂直温度梯度，具体原因可以由通过 X 轴中心面的温度云图 4.3 解释。通过稳态 CFD 模拟知室内人员活动区域最大风速约为 0.2m/s，出现在靠近地面的区域，是由于空气在地面形成回流造成的，1.5m 平面最大的测点风速值不超过 0.1m/s，通过室内 X 轴中心截面的速度图如下图 4.4 所示。图 4.3 为通过房间 X 轴（南北方向）中心截面的温度云图，由于小部分来自缓冲蓄能区的冷空气通过辐射孔板进入室内，所以 1.5m 平面以上区域内的垂直温度梯度较大。在人员活动区域内温度分布均匀，是由于空气载能辐射空调主要通过载能空气在缓冲蓄能区内的循环对流储能使得辐射孔板具有相对均匀的温度分布，并且辐射孔板孔隙率和孔径均很小，进入空调区的冷空气较少，冷空气在浮力作用下与室内空气混合充分。图 4.3 室内 X 方向中心截面的温度云图图 4.4 显示稳态关闭门窗工况下室内的最大风速约为 0.39m/s 出现在辐射孔板的孔口处

图 4.4 室内 X 方向中心截面的速度云图较了空气载能辐射空调与其他辐射空调包括毛细管顶射空调、顶板辐射空调的室内人员活动区域的垂直温气载能辐射空调房间内的坐姿人体头部高度 1.1m 与差约为 0.1oC，毛细管顶板辐射空调的人体头部和脚。空气载能辐射空调房间人员活动区域内的最大风速约
【参考文献】

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本文编号：2872858