辐射诱导送风一体化末端空调系统性能研究

发布时间：2020-07-17 04:32

【摘要】：辐射空调系统比采用对流末端的传统空调系统具有更高的室内舒适性和节能性,通常需要耦合新风系统处理湿负荷并提高室内空气品质。目前,国内外研究和应用中大多是同时安装两套冷热源和末端,通过温湿度独立和预除湿的控制方法实现了高舒适性和结露预防。本文提出了辐射诱导送风一体化末端空调系统的全新耦合形式,设计了辐射与诱导送风一体化的新型室内末端(以下简称一体化末端)。针对一体化末端性能和结构参数设计、系统运行下的室内舒适性和防结露控制,以及系统控制策略优化等关键问题进行了理论和实验研究。首先,构建了辐射诱导送风一体化末端空调系统并研制了一体化的新型室内末端装置:利用风机的出风压力通过一体化末端进风口的条形喷口形成一次风射流,以经过空气处理机组热湿处理后的少量一次风诱导室内回风进行混合,混合空气加热或冷却开孔辐射板后送入室内,具有辐射空调舒适性优势的同时减少了送风能耗以及风管和再热器等设备,使辐射新风耦合系统的热湿处理能力在单一设备上实现。搭建了一体化末端装置诱导性能测试系统,以及空调系统热舒适性和结露特性研究实验台。其次,通过模拟和实验结合的方法研究了一体化末端的运行特性以及结构参数的影响。根据射流理论和一次风射流的诱导原理,分析了受限空间内,一体化末端内部构造与一次风射流诱导作用之间的关系;模拟分析了不同喷口宽度下一次风量对诱导比和稳定性的影响,并通过喷口宽度调节装置对模拟结果进行了实验验证。在此基础上,以喷口宽度为特征参数,将喷口高度、混合室至喷口距离、混合室入口尺寸等结构参数无因次化,得出各参数对一体化末端性能的影响规律,为结构优化设计提供理论依据。再次,建立了辐射诱导送风一体化末端空调系统的室内舒适性理论模型,并与一次回风空调系统进行对比,分析了影响室内舒适性的关键参数;实验研究了一体化空调系统运行下一次风温度和风量对室内温度分布的影响规律,并基于室内负荷分布特征提出了一次风量分配控制降低了室内水平温差;分析了室内PMV指标随着系统运行工况的变化规律,以此为依据,拟合出已知环境温度和室内设计温度时,满足舒适性标准的一次风工况计算式,为系统设计和运行控制提供参考。测试了不同一次风工况下系统启动阶段室内温湿度的动态特性,得出了一次风量和温度对室内热环境达到稳定状态所需时间的影响规律。另外,分别从一体化末端的防结露性能、结露发生阶段的影响因素和措施、系统设计阶段的预防措施三个方面对辐射诱导送风一体化末端空调系统的结露特性进行了研究。分析了一次风工况对一体化末端的结露温度的影响,发现提高一次风量和降低一次风温度均能有效提高一体化末端防结露性能;基于辐射板与空气的热质传递特性,理论和实验研究了一次风温湿度和风量对结露速率的影响,并探讨了消除凝液的有效措施;将防结露设计温差分为运行裕量温差,表面不均匀度和最小冷表面过冷度三个部分,分别研究了与系统运行参数之间的关系,完善了系统的设计理论依据。最后,为了优化系统的控制策略,构建了将平均辐射温度(MRT)控制应用于辐射诱导送风一体化末端空调系统的测试平台,实验分析发现MRT能及时反映室外气温和负荷的变化,以此为控制参数可以有效减小负荷变化的影响,维持室内温度稳定;建立了预测室内围护结构平均辐射温度的近似计算模型并进行了实验验证,采用该模型可减少室内测点从而简化控制系统。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU831.3
【图文】：

一次能源消费,世界

图 1-1 1966-2016 年世界一次能源消费消耗[3]图 1-2 1991-2016 年世界能源消耗组成[3]我国目前能源仍然存在以下问题：能源分布不均匀，开采运输源所占比例少；能源利用率较低，污染和排放严重；能源需求续上升。随着社会总能源消耗的不断增加，能源应用过程中产益严重，影响人类正常生活的同时，也造成重大的经济损失[16

世界能源

2图 1-2 1991-2016 年世界能源消耗组成[3]我国目前能源仍然存在以下问题：能源分布不均匀，开采运输源所占比例少；能源利用率较低，污染和排放严重；能源需求续上升。随着社会总能源消耗的不断增加，能源应用过程中产益严重，影响人类正常生活的同时，也造成重大的经济损失[16主要环境问题包括：臭氧层损耗，温室效应和全球变暖，生物系，森林减少，水资源危机和污染，固体废料和有毒化学物质污16 中国环境状况公报》将空气污染的问题放在了首位，2016 年标的城市达到 254 个，占全国有空气污染国控数据 338 -19]。能耗与工业能耗、交通能耗并称社会总能耗的三大主体，其特

示意图,实物,辐射板

图 2-3 一体化末端实物图了全空气模式下一体化末端的运行原理示意图。其组的一次风通过静压箱的条形喷口送入混合室内，利形成的负压，诱导室内的二次风从开孔辐射板两侧的入箱体，二次风与一次风混合之后形成混合风一同进热之后经过开孔辐射板上的送风孔送入室内。实验口处安装有调节装置可改变条形喷口开口尺寸，以研响。由于一次风与室内诱导回风混合后还要与辐射导进混合室的室内二次风量与一次风量之比)在 3 到一体化末端采用了诱导比在 1 以下的条形喷口，通过方面保持混合风与辐射板的换热温差，另一方面减少

【参考文献】