严寒地区大空间空调冬夏气流组织优化模拟研究

发布时间：2017-07-29 20:32

  本文关键词：严寒地区大空间空调冬夏气流组织优化模拟研究

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【摘要】：随着我国人民现代生活水平的提高,人们对精神生活有了更高层次的追求。剧场、电影院、会议报告厅这一类满足人们文化交流活动需求的大空间建筑不断兴起。这一类建筑的特点是:人员密度大,在室内多保持静坐且滞留时间较长。因此要求室内环境有均匀的温湿度和良好的空气品质,这就需要空调系统对室内的热湿环境进行调节。室内的气流组织设计对空气调节效果的优劣起着至关重要的作用。观众席区域是人员集中的场所,也是空调系统的重点服务对象。由于这一类建筑形式内部空间较大且复杂,人员众多,在气流组织设计方面存在着如何合理选取气流组织形式的问题。常用的射流公式法是基于某些半经验公式而得出,有一定的限制性,而且给出的多是集总性的参数,不能给出设计人员详尽的设计依据。CFD(计算流体力学)计算软件作为暖通领域新兴的预测室内空气气流分布情况的方法它有效而经济,其准确性已得到了广泛的验证。本文首先对长春市某高校采用地源热泵空调进行热风供暖的教室进行了实测数据与数值模拟的对比,验证了本文所用数值模拟方法的可靠性,并将模拟方法推广到后续模拟研究中去。本文以长春市某会议报告厅为研究对象探讨这一类大空间建筑形式内部全年性空调气流组织的运行情况。分别采用混合通风与置换通风两种通风方式。在混合通风中选取了两种送风方式:上送下回与侧送下回。并使用计算流体力学软件之一的Airpak软件对冬夏季不同设计工况进行了数值模拟,分析研究了室内的温湿度分布、速度分布,并利用热舒适评价指标PMVPPD对不同的设计工况进行对比。重点针对夏季工况对比了混合通风与置换通风的通风效率,并针对夏季各设计工况的送风处理方式不同仅从理论上比较了混合通风与置换通风的能耗。针对由于冬季热负荷引起的垂直与水平方向的温度梯度,提出了增加送风倾角、加大负荷一侧风量的优化措施,并模拟了一系列送风边界条件不同的工况,找出了气流组织效果最佳的工况。从数值模拟结果可以得出置换通风的热舒适性最好,侧送下回送风方式较上送上回方式的热舒适性好。置换通风在通风效率以及空气龄方面都高于混合通风。在本例的能耗对比方面,置换通风比露点送风的制冷能耗多了15.9%,为再热式抵消的冷量,却可以使人员活动区的温度降低2~3℃,室内人员舒适性得到很大提升。
【关键词】：大空间建筑 气流组织 数值模拟 混合通风 置换通风 热舒适
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU834
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 研究意义14-15
• 1.3 研究方法15-16
• 1.4 国内外CFD技术用于气流组织研究的现状16-18
• 1.4.1 国外研究现状16-17
• 1.4.2 国内研究现状17-18
• 1.5 本文研究内容及主要工作18-20
• 第2章 计算流体力学基本理论及方法20-27
• 2.1 控制方程组20-22
• 2.2 k-ε两方程模型22-23
• 2.3 壁面边界条件23-24
• 2.4 室内气流数值模拟的物理模型24
• 2.5 控制方程离散化及代数方程求解24-25
• 2.5.1 控制方程的离散24-25
• 2.5.2 代数方程求解25
• 2.6 CFD数值计算软件结构25-26
• 2.7 本章小结26-27
• 第3章 空调系统的气流组织27-32
• 3.1 气流组织基础理论27
• 3.2 置换通风与混合通风的原理及比较27-28
• 3.3 气流组织的常见形式28
• 3.4 室内气流组织的评价指标28-31
• 3.4.1 室内平均空气龄29
• 3.4.2 人体舒适度29-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第4章 CFD气流组织模拟及实测验证32-45
• 4.1 物理模型建立33-39
• 4.1.1 模型房间的假设与边界条件的设定33-35
• 4.1.2 风口模型的建立35-37
• 4.1.3 入流边界条件37
• 4.1.4 网格的划分37-38
• 4.1.5 CFD模拟相关参数38-39
• 4.2 模拟结果分析39-41
• 4.3 实测及模拟结果对比验证41-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章 会议报告厅夏季气流组织数值模拟45-79
• 5.1 冷负荷的计算46-47
• 5.2 模型热边界条件的确定47-48
• 5.3 方案一：上送上回48-57
• 5.4 方案二：侧送下回57-65
• 5.5 方案三：置换通风65-73
• 5.5.1 置换通风送风量计算65-69
• 5.5.2 置换通风数值模拟结果分析69-73
• 5.6 通风效果的比较73-74
• 5.7 空气龄的比较74-75
• 5.8 不同通风方式的能耗比较75-77
• 5.9 本章小结77-79
• 第6章 会议报告厅冬季气流组织数值模拟79-97
• 6.1 方案一：上送上回80-83
• 6.2 方案二：侧送下回83-90
• 6.3 方案三：置换通风90-92
• 6.4 不同负荷条件下的冬季工况模拟92-95
• 6.5 本章小结95-97
• 结论97-99
• 参考文献99-102
• 攻读学位期间发表的学术论文102-103
• 致谢103

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本文编号：591006