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辐射供冷与新风送风方式复合研究

作　者: 张岩
导　师: 冯圣红
学　校: 北京建筑工程学院
专　业: 供热供燃气通风及空调工程
关键词: 毛细管席辐射供冷送风方式室内表面换热量
分类号: TU831
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

辐射供冷作为一种新的空调形式，具有室内热舒适性好、节省建筑空间、运行费用低等优点，但是在使用该系统时容易出现结露限制它的推广使用。室内送入新风能降低顶板表面出现的结露的可能性。本文主要研究辐射供冷系统的末端—毛细管席供冷量的影响因素，辐射供冷房间的气流组织及室内各表面间的换热量，对实际工程中的实际房间进行模拟来验证关于辐射供冷房间风口最佳位置的结论。首先，本文介绍了毛细管辐射供冷空调系统，给出了其优缺点。运用CFD软件建立毛细管辐射供冷房间模型，分析了在单独辐射供冷时其供冷量的影响因素，包括结构因素和运行因素。通过对结果进行分析，可知毛细管席抹灰层厚度和毛细管管间距对其供冷量的影响较大，而抹灰层导热系数和毛细管席型式（S型，U型，G型）对其单位面积供冷量影响较小，毛细管席无抹灰层时其供冷量大约是存在抹灰层的2倍。供回水平均温度对其供冷量影响较大，而管内流速对其供冷量的影响有限。其次，针对单独顶板辐射供冷房间，根据室内各表面换热的公式，利用MATLAB编程得出室内各表面温度，进而求出各表面间的换热量。分析其结果可知，辐射顶板与人员之间的辐射换热量占辐射顶板辐射换热量的比例并不大，这主要是因为辐射顶板与人员之间的角系数较小，若降低顶板温度来增加人员与辐射顶板的换热量会使外墙内表面的温度降低，外墙传入室内的热量就会增加。分析人体各表面的换热量，顶板辐射供冷不会造成人员的辐射不对称性。再次，当顶板辐射供冷房间送入新风时，分析不同位置的送风口人员活动区的热舒适性和空气龄来得出送风口的最佳位置。当室内热源密度较大时，送风口位于房间下部房间的气流组织比较好，送风口位于房间上部时不能满足室内人员活动区对新鲜空气的要求。当室内热源密度较小时，送风口位置对人员活动区的热舒适性和空气龄影响较小。最后，对北京地区某一办公室进行建模，按照办公室内热源的实际布置来模拟该房间内的气流组织。模拟结果验证了送风口位于房间下部时室内人员活动区的热舒适性和空气龄比较好的结论。分析了送风温度和送风速度对房间气流组织的影响，计算结果表明送风温差越小室内气流组织越好。在送风量一定的情况下，送风速度对室内气流组织的影响较小。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状及水平  10-15
    1.2.1 国外研究现状及水平  10-11
    1.2.2 国内研究现状及水平  11-15
  1.3 课题的研究方法和主要内容  15-16
  1.4 本章小结  16-17
第2章毛细管供冷能力的数值模拟计算  17-31
  2.1 毛细管系统的介绍  17-20
    2.1.1 毛细管网系统组成  18
    2.1.2 毛细管网系统优缺点  18-20
  2.2 毛细管空调房间的制冷机理及其影响因素  20-24
    2.2.1 模拟方法  22-24
    2.2.2 毛细管内水流动状态的设定  24
  2.3 毛细管影响因素探讨  24-30
    2.3.1 毛细管间距  25-26
    2.3.2 毛细管形式  26-27
    2.3.3 抹灰层厚度  27
    2.3.4 抹灰层热导率  27-29
    2.3.5 供回水温度  29
    2.3.6 供回水流速  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章辐射供冷房间室内各表面间的换热量  31-56
  3.1 人体与外界换热  31-36
    3.1.1 平均辐射温度 Tr  31-32
    3.1.2 操作温度 To  32-33
    3.1.3 对流换热系数 hc  33
    3.1.4 对流质交换系数  33-34
    3.1.5 服装的影响  34
    3.1.6 人体与外界的显热交换  34-35
    3.1.7 人体与外界的潜热交换  35-36
  3.2 舒适性的评价方法及其影响因素  36-39
    3.2.1 舒适性的评价方法  36-38
    3.2.2 舒适性的影响因素  38-39
  3.3 辐射供冷房间数学模型的建立  39-44
    3.3.1 室内空气的热平衡  40-42
    3.3.2 室内各表面辐射换热量的热平衡  42-43
    3.3.3 人体在室内环境下的实际散热散湿量  43-44
  3.4 室内热舒适性的求解与分析  44-50
    3.4.1 室内空气温度、各表面温度与顶板温度之间的关系  45-48
    3.4.2 室内各表面换热量与顶板温度之间的关系  48-50
  3.5 运用 CFD 模拟室内各表面换热  50-55
    3.5.1 人体各个方向换热量的变化  52-53
    3.5.2 室内各表面变化换热量的变化  53-54
    3.5.3 人员辐射换热量与顶板辐射换热量比例随顶板温度的变化  54
    3.5.4 辐射板面积变化时各表面换热量的变化  54-55
  3.6 本章小结  55-56
第4章辐射供冷房间的送风方式  56-77
  4.1 数值模拟的理论基础  56-62
    4.1.1 室内空气流动的物理模型  56-58
    4.1.2 计算区域与控制方程的离散化  58-59
    4.1.3 代数方程的求解  59-61
    4.1.4 Fluent 软件简要介绍  61-62
  4.2 送回风口形式对房间气流组织的影响  62-68
    4.2.1 风口分布对顶板处空气相对湿度的影响  63-65
    4.2.2 风口分布对室内热舒适性及空气龄的影响  65-68
  4.3 送风口高度对房间气流组织的影响  68-72
  4.4 送风参数对房间气流组织的影响  72-73
  4.5 室内热源变化时风口的最佳位置  73-76
    4.5.1 热源变化对 PMV 的影响  73-74
    4.5.2 热源变化对空气龄的影响  74-76
  4.6 本章小结  76-77
第5章辐射供冷房间气流组织的验证  77-86
  5.1 模型建立  77-78
  5.2 结果分析  78-85
    5.2.1 顶板表面处空气相对湿度  78-79
    5.2.2 人员活动区热舒适性  79-81
    5.2.3 房间竖向空气相对湿度的分布  81
    5.2.4 送风方式不同对空气龄的影响  81-83
    5.2.5 送风参数的影响  83-85
  5.3 本章小结  85-86
结论  86-88
  研究成果及主要创新点  86-87
  展望与建议  87-88
参考文献  88-91
在校研究成果  91-92
致谢  92

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