夏热冬冷地区空调室内热环境与能耗模拟研究
发布时间：2021-09-23 08:43
在经济社会高速发展的时代背景下,人民生活水平有了大幅提升,并开始追求更高的生活品质,而空调室内热环境不仅决定了人体热舒适性还会对人体健康造成影响。我国夏热冬冷地区冬季潮湿寒冷,空调的应用极为普遍,空调制热效果往往达不到舒适标准。影响空调制热效果的因素有很多,本文通过数值模拟的方式探讨了外墙保温性能,环境温度,房间位置以及空调送风参数等因素对空调制热效果以及室内热环境的影响。以南京地区小型办公室为研究对象,首先通过CFD建立模拟房间的数学物理模型并验证模型的可靠性。基于上述模型模拟研究了外墙保温性能,环境温度,房间位置,送风速度与送风角度等因素对空调制热效果的影响,结果显示,五种因素对空调制热运行时的室内热环境均有一定的影响作用。空调设置参数相同时,外墙保温性能,环境温度与房间位置对室内垂直方向上尤其1.1m高度以下区域温度分布影响较大,对水平方向温度分布的均匀性影响较小。对送风速度与角度的研究显示送风速度越大,室内温差越小,但送风速度过大会引起吹风感,最佳送风速度为2.5m/s。送风与竖直墙壁的夹角越小时,各平面温度差值越小,角度过大会造成能量的浪费,过小会使得局部风速较大,最佳送风角...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
物理模型
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-16-实验实测得到。送风速度，温度，角度设定也为实验实测值，详细设置见表2-2。表2-2模型验证边界条件设置边界类型设置天花板wall16℃地面wall12.7东墙wall11.8西墙wall10.9南墙wall12.5北墙wall11送风口速度入口3m/s，38℃，30°回风口自由出流-----将实验数据与模拟数据进行对比，以Y=0.1m，Y=1.1m，Y=1.7m，Y=2.3m四个水平面平均温度为例，对比结果如下：图2-4模型验证结果可以看出模拟结果与实验结果吻合程度较高，各平面平均温度数值相差均不超过1℃，相对误差均低于10%，其中1.7m高度水平面实验结果与模拟结果差值最大。模拟时对办公室的物理模型以及数学模型都进行了一定的简化，而实验结果也有一定误差，基于以上原因，模拟值与实验值存在较小差异是可以接受的，因此判定该模型可行。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-20-第3章不同因素下的室内热环境研究空调制热效果一直是空调领域的研究重点之一，而围护结构性能，室外环境温度，房间位置等因素直接影响到室内外的热量交换与温度变化，因此对于这三种不同因素影响下空调供暖效果的研究极具必要性。本章通过Fluent稳态数值模拟探讨了围护结构保温性能，室外环境温度，房间位置对壁挂式空调供暖室内气流组织以及热舒适性的影响。主要分析了不同工况下温度场在室内空间的分布特征以及人体热舒适性的变化情况。3.1外墙保温性能对室内热环境的影响为研究外围护结构性能对空调房间室内热环境的影响，本节从外墙保温层厚度出发，探索外墙保温性能对空调房间热环境的影响。查阅相关文献可知，南京地区民用建筑外墙基础构造如下[42]：图3-1外保温墙体构造依次选取保温层厚度为20mm、40mm、60mm、80mm、100mm进行6次模拟，保温材料为南京地区常用的EPS板，对模拟结果进行后处理，分析不同工况下空调供暖室内的温度场，垂直温差以及热舒适性。模拟过程采用稳态模拟，各工况边界条件设置如下：墙壁与窗户设置为WALL，内墙设为绝热即热流密度为0，外墙与外窗设置为定热流量，其中窗户热流量设为48.42W/m，外墙热流量具体数值见表3-1；送风口为速度入口，送风温度35℃，送风速度2m/s，送风角度为45°，回风口为outflow；人体设置为定壁温，查阅文献得冬季空调房间人体衣物外表面平均温度为30℃；
【参考文献】：
期刊论文
[1]重庆住宅壁挂式空调供暖期间的通风方式研究[J]. 石国兵,余晓平,吴晓林,黄雪. 建筑热能通风空调. 2020(03)
[2]严寒气候区高校教室空间温度场评价研究[J]. 郝占国,王立雄. 建筑节能. 2019(11)
[3]改善学生宿舍室内热环境的局部送风系统[J]. 刘凰君,刘洋伶,徐皓,郑洁. 制冷与空调(四川). 2019(04)
[4]空调间歇运行模式下室内热环境测试研究[J]. 李海峰. 住宅科技. 2019(07)
[5]关于壁挂式空调制热舒适性最优出风温度的实验研究[J]. 黄允棋,司徒姗姗,陈小辉. 环境技术. 2019(03)
[6]南京地区外保温墙体保温层经济厚度分析[J]. 许成城,李舒宏. 东南大学学报(自然科学版). 2019(03)
[7]门窗缝隙渗风对冬季空调室内热环境影响的模拟研究[J]. 郭配山,徐家心,薛颖. 洁净与空调技术. 2018(01)
[8]镇江市机关办公建筑不同空调系统能耗限额研究[J]. 吴德茂,贡达,焦琥,李鹏飞,朱华德. 绿色建筑. 2017(05)
[9]空气源热泵蓄热系统形式及研究进展[J]. 倪龙,周超辉,姚杨,姜益强. 制冷学报. 2017(04)
[10]孔板送风对壁挂式空调房间热舒适性的影响[J]. 郭兰霞,林建泉,黄忠. 建筑热能通风空调. 2017(05)
博士论文
[1]天然气基冷热电联供与热泵耦合系统集成研究[D]. 康书硕.湖南大学 2016
硕士论文
[1]夏热冬冷地区近零能耗居住建筑空调运行模式研究[D]. 于晨晨.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于新型通风方式的家用厨房环境模拟研究[D]. 李健.哈尔滨工业大学 2019
[3]严寒和寒冷地区近零能耗建筑负荷特性研究[D]. 吕欢.哈尔滨工业大学 2018
[4]空调室内热环境及人体热舒适性模拟研究[D]. 黄文雄.东华大学 2017
[5]夏热冬冷地区气候区划、住宅建筑负荷特性及供暖模式适宜性研究[D]. 杨锋斌.西安建筑科技大学 2016
[6]重庆某高校学生宿舍空调工况热环境研究[D]. 何鸣.重庆大学 2014
[7]北方农村传统采暖方式与室内热环境研究[D]. 高翔翔.西安建筑科技大学 2010
本文编号：3405401
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
物理模型
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-16-实验实测得到。送风速度，温度，角度设定也为实验实测值，详细设置见表2-2。表2-2模型验证边界条件设置边界类型设置天花板wall16℃地面wall12.7东墙wall11.8西墙wall10.9南墙wall12.5北墙wall11送风口速度入口3m/s，38℃，30°回风口自由出流-----将实验数据与模拟数据进行对比，以Y=0.1m，Y=1.1m，Y=1.7m，Y=2.3m四个水平面平均温度为例，对比结果如下：图2-4模型验证结果可以看出模拟结果与实验结果吻合程度较高，各平面平均温度数值相差均不超过1℃，相对误差均低于10%，其中1.7m高度水平面实验结果与模拟结果差值最大。模拟时对办公室的物理模型以及数学模型都进行了一定的简化，而实验结果也有一定误差，基于以上原因，模拟值与实验值存在较小差异是可以接受的，因此判定该模型可行。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-20-第3章不同因素下的室内热环境研究空调制热效果一直是空调领域的研究重点之一，而围护结构性能，室外环境温度，房间位置等因素直接影响到室内外的热量交换与温度变化，因此对于这三种不同因素影响下空调供暖效果的研究极具必要性。本章通过Fluent稳态数值模拟探讨了围护结构保温性能，室外环境温度，房间位置对壁挂式空调供暖室内气流组织以及热舒适性的影响。主要分析了不同工况下温度场在室内空间的分布特征以及人体热舒适性的变化情况。3.1外墙保温性能对室内热环境的影响为研究外围护结构性能对空调房间室内热环境的影响，本节从外墙保温层厚度出发，探索外墙保温性能对空调房间热环境的影响。查阅相关文献可知，南京地区民用建筑外墙基础构造如下[42]：图3-1外保温墙体构造依次选取保温层厚度为20mm、40mm、60mm、80mm、100mm进行6次模拟，保温材料为南京地区常用的EPS板，对模拟结果进行后处理，分析不同工况下空调供暖室内的温度场，垂直温差以及热舒适性。模拟过程采用稳态模拟，各工况边界条件设置如下：墙壁与窗户设置为WALL，内墙设为绝热即热流密度为0，外墙与外窗设置为定热流量，其中窗户热流量设为48.42W/m，外墙热流量具体数值见表3-1；送风口为速度入口，送风温度35℃，送风速度2m/s，送风角度为45°，回风口为outflow；人体设置为定壁温，查阅文献得冬季空调房间人体衣物外表面平均温度为30℃；
【参考文献】：
期刊论文
[1]重庆住宅壁挂式空调供暖期间的通风方式研究[J]. 石国兵,余晓平,吴晓林,黄雪. 建筑热能通风空调. 2020(03)
[2]严寒气候区高校教室空间温度场评价研究[J]. 郝占国,王立雄. 建筑节能. 2019(11)
[3]改善学生宿舍室内热环境的局部送风系统[J]. 刘凰君,刘洋伶,徐皓,郑洁. 制冷与空调(四川). 2019(04)
[4]空调间歇运行模式下室内热环境测试研究[J]. 李海峰. 住宅科技. 2019(07)
[5]关于壁挂式空调制热舒适性最优出风温度的实验研究[J]. 黄允棋,司徒姗姗,陈小辉. 环境技术. 2019(03)
[6]南京地区外保温墙体保温层经济厚度分析[J]. 许成城,李舒宏. 东南大学学报(自然科学版). 2019(03)
[7]门窗缝隙渗风对冬季空调室内热环境影响的模拟研究[J]. 郭配山,徐家心,薛颖. 洁净与空调技术. 2018(01)
[8]镇江市机关办公建筑不同空调系统能耗限额研究[J]. 吴德茂,贡达,焦琥,李鹏飞,朱华德. 绿色建筑. 2017(05)
[9]空气源热泵蓄热系统形式及研究进展[J]. 倪龙,周超辉,姚杨,姜益强. 制冷学报. 2017(04)
[10]孔板送风对壁挂式空调房间热舒适性的影响[J]. 郭兰霞,林建泉,黄忠. 建筑热能通风空调. 2017(05)
博士论文
[1]天然气基冷热电联供与热泵耦合系统集成研究[D]. 康书硕.湖南大学 2016
硕士论文
[1]夏热冬冷地区近零能耗居住建筑空调运行模式研究[D]. 于晨晨.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于新型通风方式的家用厨房环境模拟研究[D]. 李健.哈尔滨工业大学 2019
[3]严寒和寒冷地区近零能耗建筑负荷特性研究[D]. 吕欢.哈尔滨工业大学 2018
[4]空调室内热环境及人体热舒适性模拟研究[D]. 黄文雄.东华大学 2017
[5]夏热冬冷地区气候区划、住宅建筑负荷特性及供暖模式适宜性研究[D]. 杨锋斌.西安建筑科技大学 2016
[6]重庆某高校学生宿舍空调工况热环境研究[D]. 何鸣.重庆大学 2014
[7]北方农村传统采暖方式与室内热环境研究[D]. 高翔翔.西安建筑科技大学 2010
本文编号：3405401
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