毛细管辐射空调系统的设计及优化研究

发布时间：2017-05-24 03:13

  本文关键词：毛细管辐射空调系统的设计及优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着生活质量的不断提高与进步,人们对室内环境的舒适性要求也日益提升,但会随之带来能源消耗量增加,环境污染等问题。毛细管辐射空调系统正是一种在提供高舒适性的室内环境的同时,又节约能耗、环境友好的可利用再生能源的技术,亦代表未来空调技术的发展走势。本文首先以天津市某综合楼建筑中的第二层楼为研究对象,以其中一间办公室为例说明该建筑的毛细管辐射空调系统的设计,采用毛细管顶板辐射结合置换通风的方式,确定送风温度为22℃,送风速度为0.22m/s,毛细管末端单位面积的供冷量60W/m2及供冷面积约25m2等相关设计参数,并完成水力计算、选型等工作。然后利用Airpak软件,结合本文设计方式下的相关结果参数对该复合式的毛细管辐射空调系统作用的室内环境进行数值模拟分析,最后改变设计中的送风速度、风口数量、送风口布置方式、毛细管末端承担负荷比例等参数,对毛细管辐射空调系统的设计进行优化研究,总结得出以下结论:(1)本文设计方式下的毛细管辐射空调系统的室内环境中的平均温度约26℃,室内空气在毛细管辐射供冷及置换通风的共同控制下,工作区的温度梯度约1.3℃/m,室内平均风速0.0862m/s,室内平均PMV值为0.13,室内平均PPD值为6.37%,各项结果参数均符合要求,设计方案合理。(2)通过对送风速度、风口数量的研究得到在置换通风要求的设计范围内,送风速度及风口数量的改变对毛细管辐射空调系统作用下的室内热环境影响不大,建议采用较低的风速可以减少机组运行费用,且更能符合置换通风的特点,而且可以灵活选择风口数量。(3)通过改变送风口位置对其不同布置方式进行研究得到,该复合系统中置换送风口吊顶布置及上侧墙面布置形式下的空调系统制冷效果不理想,室内平均温度约26.6℃,室内PMV-PPD指标均超出合理范围;地面布置送风形式下的室内平均温度约25.6℃,人体感觉更凉快;不同送风口布置方式的室内平均风速均保持在0.1 m/s内。对于毛细管辐射空调系统较推荐送风口于下侧墙面及地面布置的形式,送风口下侧墙面布置的空调系统工作区温度梯度约1.3℃/m,较其他三种布置形式的约0.44℃/m偏大,但仍在合理范围内;采用送风口地面布置方式时可以考虑增大室内设计温度0.5℃左右,达到节能效果,该方式适合处理冷负荷量较大的建筑。(4)通过对毛细管系统承担负荷的比例进行研究得出,室内平均温度及工作区温度梯度随着毛细管承担负荷比例的增高而降低,毛细管辐射末端的换热作用占主导,且毛细管辐射末端承担负荷比例增加10%,室内平均温度降低约1℃,毛细管辐射末端承担的负荷比例最优在60%左右,一般建议毛细管辐射末端承担的负荷比例保持在50%~70%的范围内。综上所述,借助Airpak软件的模拟研究,证明结合置换通风的毛细管顶板辐射的空调系统可以提供高舒适的室内热环境,本文的设计方式合理。该复合系统中置换送风口的布置方式及毛细管系统的负荷承担比例是影响室内热环境的重要因素。
【关键词】：毛细管辐射空调系统 设计 数值模拟 优化研究
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 课题研究的背景和意义10
• 1.2 国内外研究现状及发展动态10-17
• 1.2.1 国内研究现状及发展动态10-15
• 1.2.2 国外研究现状及发展动态15-17
• 1.3 课题研究的主要内容17-20
• 2 毛细管辐射空调系统的介绍20-28
• 2.1 毛细管辐射空调系统的简介20-21
• 2.2 毛细管网系统的组成21-22
• 2.3 毛细管网系统的特点22-23
• 2.4 独立新风系统23-25
• 2.4.1 置换通风23-24
• 2.4.2 置换通风系统的送风形式及风口布置24-25
• 2.5 毛细管辐射空调系统室内热舒适性的评价25-27
• 2.5.1 热舒适性评价指标25-27
• 2.5.2 热舒适性评价标准27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 毛细管辐射空调系统的设计28-42
• 3.1 工程概况及室内外设计参数28-29
• 3.1.1 工程概况28
• 3.1.2 室内外设计参数28-29
• 3.2 毛细管辐射空调系统的设计29-40
• 3.2.1 毛细管辐射空调系统的空气处理方案29-30
• 3.2.2 负荷的计算及其分配30-31
• 3.2.3 置换通风系统的设计31-36
• 3.2.4 毛细管辐射末端的设计36-37
• 3.2.5 毛细管末端系统的布置37-40
• 3.3 本章小结40-42
• 4 毛细管辐射空调系统的数值模拟分析42-58
• 4.1 Airpak软件简介42-43
• 4.2 建立物理模型43-44
• 4.3 边界条件及控制参数的设定44-45
• 4.4 网格划分45-47
• 4.5 模拟结果分析47-55
• 4.5.1 室内温度场的分析48-50
• 4.5.2 室内速度场的分析50-52
• 4.5.3 室内热舒适性评价52-55
• 4.6 本章小结55-58
• 5 毛细管辐射空调系统的优化研究58-82
• 5.1 送风速度及风口数量的模拟研究58-65
• 5.2 送风口布置形式的模拟研究65-72
• 5.3 毛细管系统负荷承担比例的模拟研究72-79
• 5.4 本章小结79-82
• 6 结论与展望82-84
• 参考文献84-88
• 攻读学位期间发表论文及参与科研项目88-90
• 致谢90

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