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工位空调系统的应用研究

作　者: 王萌
导　师: 周建伟
学　校: 南京理工大学
专　业: 供热供燃气通风及空调工程
关键词: 工位空调热舒适人工神经网络能耗节能率
分类号: TU831.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

工位空调系统是一次对传统空调方式的革新，它具有空气品质和可感知空气品质优异，个体满意度提高，较大的节能潜力等优势，但是目前并没有得到广泛的应用，根本原因是基本的应用研究十分匮乏，尤其是在系统形式，舒适度评价以及能耗分析方面。本文旨在工位空调的上述领域内做一个探索。本文把工位空调系统分为工作区系统、背景区系统和空气集中处理系统，总结归纳了已存在的和可能的组成形式，绘制每种组成的系统示意图，分析了系统的工作过程、优缺点及适用情况。建立了预测工作位微环境热舒适指标PMV的人工神经网络模型。模型的7938组学习与测试样本选自ISO7730中推荐的PMV及其参数范围，并考虑工作位形成的微环境的参数区间，以及ASHRAE标准舒适区域。对网络进行训练和测试的结果表明，用人工神经网络建立的模型能够迅速准确地预测工作位微环境的PMV。对选取的建筑物理模型建立了工位空调系统和传统变风量空调系统的能耗模型。其中工位空调能耗模型考虑了简单的人员行为和控制模型，工作位之间以及工作位与非关键区域的传热。在我国三个城市典型气象年的气候条件下，改变工位空调系统的特征参数，计算了两种空调系统的全年4380个小时的逐时运行能耗，以及工位空调系统相对于传统变风量空调系统的节能率，并分析探讨了工位空调系统的能耗特征。分析结论表明，工位空调是否比传统的空调系统节能，需要综合考虑空调运行期室外气候条件、送风参数、办公事务的类型、系统配置以及运行控制策略。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 引言  8-14
  1.1 课题研究的背景  8-10
  1.2 国内外的研究现状  10-13
  1.3 本文的研究内容和方法  13-14
2 工位空调系统的组成与工作过程  14-24
  2.1 工作区系统  14-16
    2.1.1 桌面式系统  14-15
    2.1.2 隔断式系统  15-16
    2.1.3 地板式系统  16
  2.2 背景区系统  16-18
    2.2.1 地板送风背景区系统  17
    2.2.2 辐射板辐射墙  17
    2.2.3 干式风机盘管和自然对流式换热器  17-18
  2.3 空气集中处理系统  18-24
    2.3.1 新风回风混合处理的系统  18-19
    2.3.2 新风回风独立的系统  19-23
      2.3.2.1 回风独立处理系统  19
      2.3.2.2 冷凝除湿新风处理系统  19-21
      2.3.2.3 固体吸附除湿新风处理系统  21-22
      2.3.2.4 液体吸附除湿新风处理系统  22-23
    2.3.3 温湿独立控制的空气处理系统  23-24
3 工位空调系统的热舒适模型  24-42
  3.1 热舒适及其评价指标PMV  24-31
    3.1.1 热舒适  24-25
    3.1.2 人体与环境的热平衡方程  25-28
      3.1.2.1 新陈代谢产热量  26
      3.1.2.2 人体与环境的辐射换热量  26-27
      3.1.2.3 人体与环境的对流换热  27-28
      3.1.2.4 人体与环境的蒸发换热  28
    3.1.3 热舒适指标PMV  28-31
      3.1.3.1 热舒适指标  28-29
      3.1.3.2 热舒适方程  29
      3.1.3.3 预测平均投票PMV计算  29-31
  3.2 工位空调系统的PMV人工神经网络模型  31-42
    3.2.1 误差反向传播的BP网络  31-35
      3.2.1.1 BP网络的结构  31-33
      3.2.1.2 BP网络的学习规则  33-34
      3.2.1.3 BP网络的不足与改进  34-35
    3.2.2 工位空调系统PMV模型的建立  35-42
      3.2.2.1 输入输出向量的选取  35-37
      3.2.2.2 模型拓扑结构设计  37-38
      3.2.2.3 训练方法的选择及性能测试  38-39
      3.2.2.4 模型可视化界面  39-42
4 工位空调系统的能耗模型  42-62
  4.1 开放式办公空间物理模型及系统描述  42-43
  4.2 工作区内人员模型  43-44
    4.2.1 行为模型  43-44
    4.2.2 控制模型  44
    4.2.3 工作时间表  44
  4.3 工作区系统能耗模型  44-54
    4.3.1 工作区热平衡方程  44-46
    4.3.2 办公空间内的负荷  46-53
      4.3.2.1 人员散热冷负荷  46
      4.3.2.2 设备散热冷负荷  46-47
      4.3.2.3 新风负荷  47-49
      4.3.2.4 湿负荷  49
      4.3.2.5 空调系统总负荷  49-53
    4.3.3 工作区系统能耗  53-54
  4.4 集中空气处理系统能耗模型  54-58
    4.4.1 风冷热泵机组能耗模型  54-55
    4.4.2 水泵能耗  55-56
    4.4.3 中央风机能耗  56
    4.4.4 热回收装置能耗  56
    4.4.5 工位空调系统总能耗  56-58
  4.5 传统变风量空调系统能耗  58-62
    4.5.1 传统空调系统负荷  58-59
    4.5.2 传统空调系统能耗  59-62
5 工位空调系统能耗研究  62-69
  5.1 气候条件对能耗的影响  62-63
  5.2 工作位控制率对能耗的影响  63-64
  5.3 有无人员感应器的能耗比较  64-65
  5.4 工作位温度差异对能耗的影响  65-66
  5.5 背景区温度对能耗的影响  66-67
  5.6 送风温度对能耗的影响  67-69
6 结论与展望  69-71
  6.1 结论  69-70
  6.2 展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
附录A PMV计算程序  75-77
附录B PMV人工神经网络模型计算程序  77-78
附录C 工作空间网格单元温度与送风量计算程序  78-83

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