毛细管辐射吊顶加独立新风系统运行特性研究

发布时间：2017-04-26 04:18

  本文关键词：毛细管辐射吊顶加独立新风系统运行特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：辐射空调的舒适性和节能效果已经被国内外研究结果所证实,然而受地区气候影响,其在普及应用过程中也存在着一些问题,诸如夏季供冷出现的结露问题,供冷暖换热能力不足,辐射空调房间温度响应较慢等问题。为了寻找合适的方法,避免和解决辐射空调在使用过程出现的问题,充分发挥辐射空调舒适节能的优势,本文从辐射空调的传热机理出发,运用实验测试方法与CFD数值模拟方法,对毛细管辐射吊顶加独立新风系统展开研究。本文首先根据实验房间建筑特性,进行空调房间冷热湿负荷计算,确定毛细管辐射吊顶、新风机组、毛细管辐射吊顶冷热源设备及新风系统冷热源设备。通过建立毛细管辐射吊顶三维流-固耦合模型,采用CFD数值模拟方法,分析了带有空气层铺设方式和直接使用石膏抹灰层铺设方式下,毛细管辐射吊顶换热效果。研究分析了不同供水温度、不同供水流速和不同室内温度对毛细管辐射吊顶换热能力的影响。进一步,建立了带有人体模型的空调房间数值仿真模型,详细研究了辐射吊顶加独立新风系统室内温度、湿度、风速分布情况。模拟结果显示,人体表面平均温度值要高于室内空气温度值,其中头部温度值最高,在辐射供冷工况下,头部温度值达到了37℃左右,辐射采暖工况下,头部温度值达到了36.2℃左右。采用实验方法,测试分析了毛细管辐射吊顶加独立新风系统室内的热环境,得出了辐射吊顶、壁面、室内空气温度响应特性以及毛细管在不同工况下的结露情况。测试结果表明,辐射吊顶单独供冷时,设定供水温度为16℃摄氏度时,毛细管管壁出现大量结露情况,设定毛细管供水温度为18℃时,毛细管管壁出现少量结露情况,辐射吊顶加独立新风供冷时,毛细管表面未出现结露情况。对辐射吊顶加独立新风空调系统控制硬件进行了优化配置设计,制定了合理的控制策略,设计实现了毛细管辐射吊顶加独立新风空调系统运行过程中,室内温度、湿度、供水温度等参数的实时监控程序和界面。运用传热学知识,对辐射吊顶的传热过程进行了数学建模,分析了遗传算法优化PID参数的原理和模糊PID控制算法原理,并将其运用于辐射吊顶加独立新风空调的优化控制中。仿真结果表明,当PID控制器各参数取值为Kp=4.94,Ki=0.15,Kd=0.08时,与普通PID控制系统相比,模糊PID控制使系统调节时间从620s下降到560s,在加入了外部干扰和瞬时大扰动的情况下,模糊PID控制系统表现出了更优越的动态特性。
【关键词】：毛细管辐射吊顶 温度 CFD模拟 模糊PID 优化控制
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB657.2
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景13-15
• 1.1.1 建筑能耗形势13
• 1.1.2 传统空调系统存在的问题13-14
• 1.1.3 辐射供冷采暖联合独立新风空调系统介绍14-15
• 1.2 研究意义15-16
• 1.3 文献综述16-19
• 1.3.1 辐射空调理论研究16-17
• 1.3.2 系统节能潜力研究17
• 1.3.3 室内环境研究17-18
• 1.3.4 系统控制策略的研究18-19
• 1.4 研究内容和方法19-21
• 1.4.1 研究内容19
• 1.4.2 研究方法19-21
• 第二章 毛细管辐射吊顶加独立新风系统设计21-32
• 2.1 实验房间建筑参数21
• 2.2 空调设计参数21
• 2.3 负荷计算分析21-28
• 2.3.1 围护结构冷负荷计算21-24
• 2.3.2 冷负荷计算结果分析24-25
• 2.3.3 热负荷计算25-28
• 2.3.4 热负荷计算结果分析28
• 2.4 空调设备选型28-32
• 第三章 毛细管辐射空调室内热环境模拟分析32-65
• 3.1 CFD基础32-37
• 3.1.1 CFD方法简介32
• 3.1.2 SC/Tetra软件简介32-34
• 3.1.3 流体动力学控制方程34-36
• 3.1.4 流体流动状态确定36
• 3.1.5 辐射模型的确定36-37
• 3.2 毛细管辐射吊顶计算模型37-39
• 3.3 边界条件的确定39-40
• 3.4 复合传热换热量计算40-42
• 3.5 毛细管辐射吊顶换热性能模拟结果分析42-51
• 3.5.1. 空气层辐射吊顶模拟结果分析42-44
• 3.5.2 石膏层辐射吊顶模拟结果分析44-45
• 3.5.3 不同供水温度对毛细管换热性能的影响45-46
• 3.5.4 不同供水流量对毛细管换热性能的影响46-48
• 3.5.5 不同室内温度对毛细管换热性能的影响48-49
• 3.5.6 毛细管吊顶辐射供暖模拟研究49-51
• 3.6 毛细管辐射吊顶加新风模拟结果分析51-63
• 3.6.1 计算模型的确定51-52
• 3.6.2 边界条件设定52
• 3.6.3 模拟结果分析52-57
• 3.6.4 不同辐射吊顶温度下模拟结果分析57-58
• 3.6.5 辐射供暖模拟结果分析58-63
• 3.7 总结63-65
• 第四章 毛细管辐射空调室内热环境测试实验65-84
• 4.1 室内温度测点布置65-66
• 4.2 空调测试系统66-68
• 4.2.1 测试仪器选择66-67
• 4.2.2 热电偶温度标定67-68
• 4.3 辐射供冷实验测试68-74
• 4.3.1 毛细管单独辐射供冷系统性能测试68-71
• 4.3.2 毛细管辐射供冷加新风系统测试71-73
• 4.3.3 辐射供冷实验测试结果分析73-74
• 4.4 毛细管辐射采暖实验测试74-83
• 4.4.1 室内温度测点布置74-75
• 4.4.2 毛细管吊顶单独辐射供暖性能测试75-80
• 4.4.3 毛细管吊顶辐射供暖联合新风系统测试80-82
• 4.4.4 辐射供暖实验测试结果分析82-83
• 4.5 实验总结83-84
• 第五章 毛细管辐射吊顶加独立新风控制系统84-90
• 5.1 空调房间温湿度独立控制原理84-85
• 5.2 控制系统硬件选择85-87
• 5.3 夏季供冷模式原理87
• 5.4 冬季供暖模式原理87-88
• 5.5 监控界面设计88-89
• 5.6 总结89-90
• 第六章 智能控制算法在毛细管辐射空调中的应用90-113
• 6.1 室内温度数学建模90-93
• 6.2 PID控制原理与智能控制算法简介93-96
• 6.2.1 PID控制原理94
• 6.2.2 遗传算法原理94-95
• 6.2.3 模糊控制算法原理95-96
• 6.3 遗传算法整定PID控制参数96-102
• 6.3.1 遗传算法PID整定原理96-99
• 6.3.2 最优目标函数的选取99
• 6.3.4 遗传算法整定PID控制参数结果分析99-102
• 6.4 模糊PID优化控制房间温度102-112
• 6.4.1 模糊自适应PID控制原理102-104
• 6.4.2 模糊自整定PID控制器设计104-109
• 6.4.3 仿真结果分析109-112
• 6.5 结论112-113
• 第七章 总结与展望113-116
• 7.1 总结113-115
• 7.2 展望115-116
• 参考文献116-120
• 附录120-124
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果124-125
• 致谢125-126

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李娜;袁东立;;办公建筑辐射空调系统实验样板房的搭建[J];工程建设与设计;2014年06期

2 于国清;贾文哲;赵彦杰;;辐射吊顶单元供冷量的理论计算模型及实验验证[J];制冷学报;2014年02期

3 池鸿鸥;;辐射空调系统的设计优化建议[J];发电与空调;2014年01期

4 周根明;施颖;路诗奎;陈育平;赵忠超;;辐射供冷与贴附射流复合空调系统防结露研究[J];建筑热能通风空调;2011年05期

5 唐凯;周翔;张恩泽;张旭;宫树娟;王群;;辐射吊顶+置换通风系统冬季室内环境舒适性试验研究[J];流体机械;2011年08期

6 黎丽华;陈杰华;张德鑫;段梦楠;杜迎迎;王建惠;金梧凤;;地板辐射供冷系统的控制性能[J];制冷与空调;2011年03期

7 刘畅;张旭;唐凯;;辐射吊顶与置换通风复合系统夏季运行策略的探讨[J];流体机械;2011年05期

8 张萌;马立;;新型辐射冷吊顶夏季实验研究[J];建筑热能通风空调;2010年06期

9 唐贤健;郭平生;曾坤;刘海力;;模糊自适应PID控制在空调系统中的应用[J];制冷与空调;2010年03期

10 姚万祥;张志刚;赵树兴;杜雪娜;张建;;毛细管辐射空调系统运行的经济性分析[J];煤气与热力;2010年04期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 刘学来;李永安;;毛细管平面辐射空调传热特性的研究[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 裴凤;U型毛细管网辐射板顶板辐射供冷空调系统研究[D];天津商业大学;2013年

2 田彩霞;分区辐射供冷与风机盘管系统热湿环境研究[D];湖南大学;2011年

3 余院生;地板辐射供冷与置换通风空调房间热环境模拟与能耗分析[D];湖南大学;2008年

4 孟莹;辐射供冷方式的特性及运行控制策略分析[D];河北工程大学;2008年

5 杨芳;金属辐射冷却顶板的研究及其应用[D];湖南大学;2005年

  本文关键词：毛细管辐射吊顶加独立新风系统运行特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：327739