（工程熱物理專業(yè)論文）戶式中央空調(diào)系統(tǒng)氣流組織與數(shù)值模擬的研究.pdf

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要 摘要 本文以某典型住宅的戶式中央空調(diào)為研究對象 研究戶式中央空調(diào)系統(tǒng) 的氣流組織和熱環(huán)境評價 采用c f d模擬技術(shù) 在試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上研究不 同類型戶式中央空調(diào)及各種影響因素下 如送風(fēng)溫度 送風(fēng)速度 風(fēng)口位置 等因素對室內(nèi)流場及舒適性的影響 對不同空調(diào)方案及不同送風(fēng)參數(shù)分別進(jìn) 行了模擬 得出了各種工況下的溫度場和流場分布 并利用空氣分布特性指 標(biāo) a d pi 不滿意率 p p d 舒適度指標(biāo)對居住環(huán)境進(jìn)行了評價 為預(yù)測 分析 評價空調(diào)房間的氣流分布提供了依據(jù) 模擬結(jié)果表明戶式中央空調(diào)能 創(chuàng)造良好的熱環(huán)境 對戶式中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析具有一定的參考價值 關(guān)鍵詞 戶式中央空調(diào) 氣流組織 數(shù)值模擬 熱環(huán)境 abs tract i nthi s p a p e a i r fl o wd i s t r i b u t i o na n dt h e rma o n v i ron m 即t a s s e s s me n t o f h o u s e h o l d c e n t r a l a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m s i n a t ypi c alr e s i d e n t i a l b u i l d i n g a r es t u d i e d b a s e do nt h eres u l t sv a l i d a t e db ya ne x p e r i me n t c f dme t h o d s a r eu s e dt os t u d ya i r d i s t r i b u t i o na n dhuman t h e r ma l c o mforti n fl u e n c e db y d i ffer e n ta i rc o n d i t i o n i n g s y s t e m p at t e r n sand v a r i o u sa i rs u p p i y i n g p a r a m e t e r ss u c ha ss u p p 1 yai rt e m p e r a t u r e s upp l yv e l o c i t ya n dp l a c e so f g r i l l e s t e m p e r at u r eandv e l o c i t yd i s tr i b ut i o no fd i ffer e nt a i rc o n d i t i o n i n g s y s t e m sandv a r i o u sa i rs upp 1 y i n gp a r a m e t e r sa r eo bt a i n e db yn u m e r i c al r e s u l t s t h e rma l i n d e x e so f a p d i a n dp p dareapp l i e dt oe v al u at ethe rma l e n v i r o n me n to fr e s i d e n t i a lb u i l d i n g s c o n c l u s i o no b t a i nedb ys i m u l at i o n r e s u l t s c a n p r e d i c t a n a l y z e a n d e v a l u a t e a i r fl o wd i s t r i b u t i o n o f a i r c o n d i o n i n g s i m u l a t i o nr e s u l t s i n d i c ate t h ath o u s e h o l dc e n t r a l a i r c o n d i o n i n gs y s t e ms c an c r e a t e g o o d t h e r m a l e n v i r o n m e n t fo r o c c u p a n t s a n d t h e r e s u l t s a r e b e n e fi c i al for d e s i g n i n gh o u s e h o l dc e n t r a l a i r c o n d i t i o n i n gs y s t e ms z h o u c h u n l i p o w e r p l ant t h e r m a l p o w e r e n g i n e e r i n g d i r e c t e d b y p r o f j i n g you y i n ke ywor d s ho u s e h o l dc e u t rai a i r c n d j t i o n i n g a i r fl o wd i t r i b u ti o n n u me r i c a l s i mu l a t i o n t h e r ma l e n v i r o n me n t 聲明 本人鄭重聲明 此處所提交的碩士學(xué) 位論文 戶式中央空調(diào)系統(tǒng)氣流組織與 數(shù)值模擬的研究 是本人在華北電力大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間 在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行 的 研究工作和取得的 研究成果 據(jù)本人所知 除了 文中特別加以 標(biāo)注和致謝之處 外 論文中不包含其他人己 經(jīng)發(fā)表或撰寫過的 研究成果 也不包含為獲得華北電 力大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料 與我一同工作的同志對本 研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意 學(xué)位 論文作者簽名 日 期 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解華北電 力大學(xué)有關(guān) 保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 即 學(xué)校有 權(quán)保管 并向 有關(guān)部門 送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印 件 學(xué)校可以 采用影印 縮 印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文 學(xué)?？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱 學(xué)校可以學(xué)術(shù)交流為目 的 復(fù)制贈送和交換學(xué)位論文 同 意學(xué)?？梢?用不同 方 式在不同媒體上發(fā)表 傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容 涉密的學(xué) 位論文在解密后遵守 此規(guī)定 作者簽名 導(dǎo)師簽名 日期 日期 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 1 1 作用 研究背景 我國住宅建設(shè)的高速發(fā)展 對我國 近十年來住宅空調(diào)的發(fā)展起了決定性的促進(jìn) 隨著城市化水平的提高 推動了城市建設(shè)的發(fā)展 城鎮(zhèn)人均住宅建筑面積由 1 9 97年的17 6 m 2 提高到2002年的22 7 9 m 2 戶均住宅建 筑面 積達(dá)到70擴(kuò) 住宅 功能 配套設(shè)施水平也有明顯提高 全面建設(shè)小康社會 要求住房從滿足生存需要 實(shí)現(xiàn)向舒適型的轉(zhuǎn)變 采暖與制冷系統(tǒng)已成為體現(xiàn)住宅舒適性的重要內(nèi)容 在全國 大部分地區(qū)特別是氣候炎熱和夏熱冬冷的經(jīng)濟(jì)比 較發(fā)達(dá)地區(qū) 居民空調(diào)器擁有量迅 速增加 不少城市空調(diào)器擁有量己超過戶均1 臺的水平 一戶擁有多臺空調(diào)器的住 戶己 不 在 少 數(shù) 111 隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展 人民的生活水平穩(wěn)步提高 大面積多居室的單元房 復(fù)式住宅 別墅群 高檔商住樓大量建造 1 00擴(kuò)一 2 00擴(kuò) 的住宅在新建住宅中的比 例越來越大 人們不但對裝演質(zhì)量的要求和品位日益提高 對空調(diào)舒適性及空氣品 質(zhì)的要求也日益提高 由于裝演資金投入的增加 用電支出相對比例下降等因素 促使介于傳統(tǒng)中央空調(diào)和家用空調(diào)器之間的戶式中央空調(diào)應(yīng)運(yùn)而生 成為當(dāng)前空調(diào) 業(yè)發(fā)展的一種新潮流 戶 式中 央 空調(diào)亦 稱家 用中 央空 調(diào) 戶 用中 央 空調(diào) 家 用 商 用中 央空 調(diào)等 zj 它 是集中處理空調(diào)負(fù)荷的系統(tǒng)形式 其冷熱量是通過一定的介質(zhì)輸送到空調(diào)房間 以 滿足居住的舒適性要求 戶用中央空調(diào)制冷量的范圍在 7 k w s o k w左右 適用于 居 住面 積80m 2 一600 擴(kuò)使用的空調(diào)系 統(tǒng) 它與 傳統(tǒng)的分散式 房間 空調(diào)器相比 具 有節(jié)能 舒適 容量調(diào)節(jié)方便 噪聲低 振動小 不破壞建筑外觀等優(yōu)點(diǎn) 與大型 中央空調(diào)系統(tǒng)相比 有初投資小 安裝方便 使用靈活 計(jì)量簡單容易等優(yōu)點(diǎn) 因 此受到了市場的青睞和生產(chǎn)廠家的重視 國外在這方面開展較早 美國 日 本于二十世紀(jì)七八十年代即已大量地應(yīng)用戶 式中央空調(diào)系統(tǒng) 美國城市居民家庭中平均有30 左右的人在使用或準(zhǔn)備使用戶式 中央空調(diào) 日 本平均10 一15 左右的城市居民已經(jīng)用上了舒適的中央空調(diào)產(chǎn)品 目前 我國大陸戶式中央空調(diào)的年生產(chǎn)量在2 0 多萬套 而臺灣省則已逾 10萬套 而美國為6 0 0 萬套左右日 本為2 00萬套 川 習(xí) 我國戶式中央空調(diào)在2 0 世紀(jì)9 0 年代中期起步 近年來普及速度增長迅速 戶 式中央空調(diào)在中國普及率己達(dá)到5 一5 一些沿海和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)如北京 上海 廣州 深圳 珠海 重慶 成都普及率已達(dá)到10 左右 其中在別墅中安裝的家用 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 中央空調(diào)已經(jīng)超過了40 由此可見家用中央空調(diào)特別適用于別墅 高檔公寓等大 戶型住宅 目前我國戶式中央空調(diào)年增長率在30 左右 隨著我國城市建設(shè)的迅猛 發(fā)展和房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)持續(xù)升溫 2 0 02年我國戶式中央空調(diào)市場容量己達(dá)43億元 2 0 03 年戶式中央空調(diào)市場容量超過 60億元 2 0 06年我國戶式中央空調(diào)市場容量將超過 1 0 0 億元 2 0 1 0 年將增長到2 0 0 億元 隨著戶式中央空調(diào)研究和制造技術(shù)水平的提高 正以其巨大的潛力和應(yīng)用優(yōu)勢 取得突破性的發(fā)展 并將成為我國21世紀(jì)空調(diào)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向之一 1 2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 2 1戶式中央空調(diào)系統(tǒng)基本類型 戶式中央空調(diào)系統(tǒng)按室內(nèi)側(cè)輸送介質(zhì)可分為三種型式 sj 1 冷 熱水空 調(diào) 系 統(tǒng) c 址 l l e d o r h o t w at e r a i r c o n d i t i o n g s y s t e m l 冷熱水空調(diào)系統(tǒng)輸送介質(zhì)通常為水 屬空氣一 水熱泵 通過室外主機(jī)產(chǎn)生出空 調(diào)冷熱水 由管路系統(tǒng)輸送到室內(nèi)各末端裝置 在末端裝置內(nèi)冷熱水與室內(nèi)空氣進(jìn) 行熱量交換 產(chǎn)生冷熱風(fēng) 從而消除房間空調(diào)負(fù)荷 它是一種集中產(chǎn)生冷熱量 分 散處理各房間負(fù)荷的空調(diào)系統(tǒng)形式 2 風(fēng)管 式空 調(diào)系 統(tǒng) d u c t e d a i r c o n d i t i o 拍 吃s y s t e m 風(fēng)管式空調(diào)系統(tǒng)是以空氣為輸送介質(zhì) 其原理與全空氣空調(diào)系統(tǒng)相似 它利用 冷熱源機(jī)組集中產(chǎn)生的冷熱量 將室內(nèi)的回風(fēng) 或回風(fēng)與新風(fēng)的混合 集中處理 再送入室內(nèi)消除房間空調(diào)負(fù)荷 3 制冷劑式空調(diào)系統(tǒng) d i re ct e x p 蹌 s io n ai 卜 c ondi ti onin g s ys t 恤 也稱多聯(lián) 機(jī)系 統(tǒng) 或v 即 系統(tǒng) 恤 r i e d r e rri g e r antvol u m e 制冷劑式空調(diào)系統(tǒng)是一種分體式空氣源熱泵 它以制冷劑為輸送介質(zhì) 采用制 冷劑變流量技術(shù) 室外主機(jī)由制冷壓縮機(jī) 冷凝器和其他制冷附件組成 類似分體 式空調(diào)機(jī)的室外機(jī) 末端裝置是由 直接蒸發(fā)式換熱器和風(fēng)機(jī)組成的室內(nèi)機(jī) 一臺室 外機(jī)通過制冷劑管路向若干個室內(nèi)機(jī)輸送制冷劑的液體或氣體 采用變頻技術(shù)或數(shù) 碼脈沖控制技術(shù)控制制冷壓縮機(jī)的制冷劑的循環(huán)量和進(jìn)入室內(nèi)各換熱器的制冷劑 的流量 可以適時地滿足室內(nèi)冷 熱負(fù)荷的要求 除了這三種基本的系統(tǒng)型式以外 還可以互相交叉 衍生出一些新型的系統(tǒng) 例如 將冷 熱 水機(jī)組和風(fēng)管式系統(tǒng)進(jìn)行組合 往室內(nèi)送冷 熱 水處理房間空調(diào)負(fù) 荷 而新風(fēng)統(tǒng)一由室外機(jī)處理后分別送入各個房間等情況閣 按室外側(cè)的冷熱源形式 戶式中央空調(diào)系統(tǒng)可以分為空氣源熱泵系統(tǒng) 水環(huán)式 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 熱源空調(diào)系統(tǒng) 地 水 源熱泵系統(tǒng) 戶式燃?xì)饪照{(diào)系統(tǒng)和單冷機(jī)組 其它熱源系 統(tǒng)等類型 12 2國內(nèi)外發(fā)展形式 戶式中央空調(diào)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平 氣候條件及社會人文環(huán)境等因素密切相關(guān) 生活水平 住宅形式 能源價格 地理 l 美國 戶式中央空 調(diào)發(fā) 展情況 卜 7 美國的戶式中央空調(diào)普及率較高 主要走的是 風(fēng)系統(tǒng) 的道路 即家用中央 空調(diào)的系統(tǒng)形式以風(fēng)管式空調(diào)系統(tǒng)為主 美國是世界第一經(jīng)濟(jì)大國 人民生活水準(zhǔn) 較高 對居住的舒適性要求也較高 這些都促進(jìn)了小型中央空調(diào)的使用與普及 美 國由于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá) 人口密度相對不高 其工作和居住條件優(yōu)越 很大一部分是別墅 型住宅 具有寬敞 高大的特點(diǎn) 由于其層高較高 具有足夠的建筑空間用于布置 風(fēng)道 而且美國的電力資源充足 價格相對低廉 因此 在美國風(fēng)管式家用中央空 調(diào)所占的比重相當(dāng)大 同時 由于美國居民對家用空調(diào)舒適性的要求較高 因此多 采用有新風(fēng)的風(fēng)管式空調(diào)系統(tǒng) 集成式燃?xì)鉅t戶式中央空調(diào)系統(tǒng)在美國的應(yīng)用也非常普遍 此種家用中央空調(diào) 系統(tǒng)在供冷季節(jié)由制冷機(jī)供冷量 在供熱季節(jié)由燃?xì)忮仩t供熱量 對室內(nèi)回風(fēng)和新 風(fēng)進(jìn)行處理 消除房間空調(diào)負(fù)荷 同時也可以滿足家庭生活熱水的需求 2 日本戶式中央空調(diào)發(fā)展情況 日本的家用空調(diào)走的是一條 氟系統(tǒng) 為主的發(fā)展道路 從窗式空調(diào)器到定速 分體式空調(diào)器 再到變頻分體式空調(diào)器 同樣 日本的戶式中央空調(diào)也以制冷劑空 調(diào)系統(tǒng) 即多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)為主 在世界制冷劑式空調(diào)行業(yè)中 在20世紀(jì)90年代以前 60 的市場被日 本所占 有 并且在設(shè)備開發(fā)和控制技術(shù)上都處于世界最前沿 這為日本發(fā)展 v ry系統(tǒng)提供 了技術(shù)保證 同時日本國土面積小而人口 眾多 人口密度非常大 其住宅多屬于高 密度住宅 建筑結(jié)構(gòu)較為緊湊 一般層高較低 不適合于布置需要占 有較大層高的 風(fēng)管式空調(diào)系統(tǒng) 而且日本是個能源匾乏的國家 其能源消耗主要依賴于從國外進(jìn) 口 因此該國非常強(qiáng)調(diào)節(jié)能 家用空調(diào)作為能源消耗大戶 其節(jié)能技術(shù)的開發(fā)尤其 受到重視 v r v系統(tǒng)的節(jié)能性是在日 本得到廣泛應(yīng)用的一個重要原因 另外 對于 專業(yè)的空調(diào)安裝隊(duì)伍來講 v r v系統(tǒng)的安裝非常規(guī)范 施工費(fèi)用低 以上這些因素 決定了日 本家用中央空調(diào)的形式以v r v系統(tǒng)為主 日 本比較高檔的別墅住宅 也有采用風(fēng)管式空調(diào)系統(tǒng)的 風(fēng)管式單元空調(diào)系統(tǒng) 和風(fēng)管式空調(diào)箱系統(tǒng)都有應(yīng)用 對于中級住宅或規(guī)模較小的高級住宅也有采用冷 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 熱 水機(jī)組的 在這種系統(tǒng)中 室內(nèi)末端裝置多采用落地式風(fēng)機(jī)盤管 3 我國戶式中央空調(diào)發(fā)展情況 我國的戶式中央空調(diào)最早是走 水系統(tǒng) 的道路 主要發(fā)展的是風(fēng)冷熱泵冷熱 水機(jī)組的形式 目 前該類產(chǎn)量仍占我國戶式中央空調(diào)的70 以上 風(fēng)管式空調(diào)系統(tǒng) v rv 空調(diào)系統(tǒng)相對較少 之所以出 現(xiàn)目 前這種格局 有如下幾個方面的原因 6 司 1 風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組的室外主機(jī)實(shí)際上就是一個風(fēng)冷熱泵裝置 室內(nèi)末端 是風(fēng)機(jī)盤管 小型風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組國外是叫 m ini c h ill e r 在美國 歐洲 等地己有超過20年的生產(chǎn)制造使用歷史 中國國內(nèi)在90年代初有中央空調(diào)廠家開 始制造 我國的風(fēng)冷熱泵技術(shù)經(jīng)過多年的探索和研究 已經(jīng)基本成熟 而風(fēng)機(jī)盤管 技術(shù)我國目前己經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平 因此我國發(fā)展風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組在技術(shù)上 有保證 2 風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組不需要占有太多建筑層高 在住宅內(nèi)布置較為方便 且施工簡單 安裝費(fèi)用低 而風(fēng)管式系統(tǒng)的設(shè)置需要與建筑結(jié)構(gòu)相配合 占用建筑 空間大 且施工不方便 很難實(shí)現(xiàn)各個房間的獨(dú)立控制調(diào)節(jié) 對于 v r v空調(diào)系統(tǒng) 目 前國內(nèi)在此領(lǐng)域的技術(shù)尚不成熟 管道材質(zhì) 現(xiàn)場焊接 管道施工要求非常高 而且v r v空調(diào)系統(tǒng)的初投資太高 限制了它的在住宅建筑中的推廣 3 從舒適角度考慮 風(fēng)管式空調(diào)系統(tǒng)由于各房間調(diào)風(fēng)與調(diào)溫的問題解決得不 好 很難同時滿足多個房間不同的空調(diào)溫度的需求 而風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組則可以 通過控制風(fēng)機(jī)盤管很方便地進(jìn)行各房間的獨(dú)立控制和調(diào)節(jié) 同時也能達(dá)到節(jié)能地目 的 我國幅員遼闊 地理 氣候條件較為復(fù)雜 各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異大 住宅 形式差異大 生活習(xí)慣也不盡相同 我國對戶式中央空調(diào)的需求是多樣化 多層次 的 因此應(yīng)針對我國實(shí)際情況選擇適應(yīng)我國國情的戶式中央空調(diào)系統(tǒng) 1 2 3國內(nèi)外研究動態(tài) 對于戶式中央空調(diào)的設(shè)計(jì)及選型有許多爭議 劉耀斌等 幻 把風(fēng)管式機(jī)組作為我 國 戶式中 央空調(diào)的 發(fā)展方向 曹曉陽 等 10 分析風(fēng)管式戶式中 央空調(diào)的 各種優(yōu)點(diǎn) 并 對風(fēng)管機(jī)類型的選擇 容量確定等進(jìn)行探討 饒榮水 11 譚波 12 等針對目 前國內(nèi) 普 通多層住宅樓普遍存在的層高低 居室空間小等特點(diǎn) 就風(fēng)管式家用中央空調(diào)在安 裝和使用中存在的風(fēng)管安裝困難 不易實(shí)現(xiàn)分區(qū)獨(dú)立制冷和控制等問題 進(jìn)行了一 定的理論和實(shí)際 探索 并提出了 設(shè)計(jì)思路 沈偉剛 lsj 根據(jù)風(fēng)管機(jī)和戶型的 特點(diǎn) 提 出解決方案并做了較合理設(shè)計(jì) 但都并未針對戶型與氣流組織如何進(jìn)行設(shè)計(jì)作出說 明 于梅春等 幻 指出以 風(fēng)機(jī)盤管為末端裝置的冷 熱水機(jī)組型式是我國 戶式中央空 調(diào)主要發(fā)展型式 東南大學(xué)夏鼓 對各種戶式中央空調(diào)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)做了比 較 4 華北電力 大學(xué)碩士學(xué)位論文 分析 認(rèn)為小型風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組最適合我國國情應(yīng)用最為廣泛 并歸納出小型 風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組家庭應(yīng)用的各項(xiàng)改進(jìn)技術(shù) 并編制了家用中央空調(diào)系統(tǒng)計(jì)算機(jī) 輔助設(shè)計(jì)軟件 針對小型風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組 西安建筑科技大學(xué)李向東研究了 住宅適用的各種空調(diào)系統(tǒng)中存在的室內(nèi)空氣質(zhì)量問題及提高室內(nèi)空氣質(zhì)量所采取 的措施 認(rèn)為設(shè)置獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)是提高住宅室內(nèi)空氣質(zhì)量最根本的途徑 指出住宅 采用變風(fēng)量系統(tǒng)是提高住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)的最佳手段 對戶式中央空調(diào)變風(fēng)量的構(gòu) 成及控制進(jìn)行了 詳細(xì)論述洲 李中 領(lǐng)等 川 提出 地源熱泵技術(shù)應(yīng)用于戶式中央空調(diào)的 可行性 并結(jié)合工程實(shí)例給予了 技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性分析 邵宗義等提出 三個區(qū)域 發(fā)展理論 對我國不同區(qū)域采用不同戶式中央空調(diào)方案進(jìn)行了分析研究 l j 5 o khar s c 對 住宅空 調(diào)通 風(fēng)性能的 增強(qiáng) 提出 建議 171 ji c how 等認(rèn)為在 亞熱帶 地區(qū)家庭空調(diào)形式適宜采用風(fēng)冷熱泵機(jī)組 空調(diào)制冷的同時提供生活熱水tl81 a rd 比ali 等認(rèn)為對于住宅建筑 采用變風(fēng)量變溫度系統(tǒng) vv t 的空調(diào)方式在滿負(fù)荷 與部分負(fù)荷情況下 不僅可保持房間舒適度更有節(jié)能效果 闊 je le nas r 比ric c 址n qi雌y 叭等提出了 進(jìn)行室內(nèi) 熱環(huán)境研究的氣流和能量藕合模擬程序 川 西南交通大學(xué)馬永杰 側(cè) 分析了戶式中央空調(diào)設(shè)計(jì)中的幾個問 題 指出住宅內(nèi)空 氣品質(zhì)不高 熱舒適環(huán)境難以保證的原因主要是 新風(fēng)量不足 暖通部件對室內(nèi)空 氣的污染 氣流組織較差 室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度的選取不準(zhǔn)確等 并為此對單個房間側(cè)面 送風(fēng)下部回風(fēng)和側(cè)面送風(fēng)側(cè)面回風(fēng)兩種氣流組織方式進(jìn)行了數(shù)值模擬 并得出戶式 中央空調(diào)常用的側(cè)面送風(fēng)側(cè)面回風(fēng)是不良的氣流組織形式的結(jié)論 上海理工大學(xué)動 力工程學(xué)院趙慶孝等 21 用 f luent軟件對小型家用中央空調(diào)氣流組織進(jìn)行數(shù)值模 擬 但主要是 研究家 用中 央空 調(diào) 測試室 氣流組織 西北工業(yè)大學(xué)劉歐子等 川 閣對單 元住宅內(nèi)空調(diào)氣流作了三維模擬計(jì)算 預(yù)測了兩室一廳套室內(nèi)氣流三維流場和溫度 場 得到了幾個時刻套室內(nèi)氣流的速度 溫度和人體熱舒適指數(shù)等參數(shù)的分布 并 作出了評價 目前空調(diào)送風(fēng)性能的研究主要是通過模型實(shí)驗(yàn)和 c f d數(shù)值模擬 采用模型小 室進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 一方面需要投入大量的人力物力 另一方面各種實(shí)驗(yàn)工況在實(shí)驗(yàn)室進(jìn) 行 試驗(yàn)條件受限 而采用數(shù)值模擬方法可進(jìn)行各種工況下的分析研究 利用c f d 方法可得到室內(nèi)空氣流動形成的速度場 溫度場等物理量的詳細(xì)分布情況 對保證 良 好的房間空調(diào)氣流組織設(shè)計(jì)方案 提高室內(nèi)空氣品質(zhì)以及減少建筑物能耗都有重 要的指導(dǎo)意義 本文采用 c f d技術(shù)研究戶式中央空調(diào)在不同設(shè)計(jì)方案 送風(fēng)口位置 送風(fēng)距 離 送風(fēng)角度 送風(fēng)速度情況下 室內(nèi)的空氣溫度分布 速度分布情況 評價送風(fēng) 性能 熱舒適環(huán)境 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 3論文主要工作內(nèi)容 目 前戶式中央空調(diào)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平良 勞不齊 很多還停留在套用經(jīng)驗(yàn) 簡單估 算的層面上 而設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞 將直接影響到使用效果 甚至造成系統(tǒng)不能正常 運(yùn)行 因此針對戶式中央空調(diào)系統(tǒng)的 特點(diǎn) 技術(shù)要求與住宅建筑特殊性綜合考慮 本文采用數(shù)值模擬方法 研究戶式中央空調(diào)在不同送風(fēng)方式 送風(fēng)口尺寸 長 寬 送風(fēng)溫度 送風(fēng)量 送風(fēng)速度情況下 室內(nèi)空氣溫度分布 速度分布情況 不同送 風(fēng)形式對熱舒適性的影響 提出戶式中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式及送風(fēng)參數(shù) 山闡述戶式中央空調(diào)的基本原理 系統(tǒng)形式 氣流組織的基本知識 總結(jié)各種 戶式中央空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀 2 各種形式戶式中央空調(diào)方案研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì) 戶式中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)與住宅 空氣質(zhì)量狀況 戶式中央空調(diào)系統(tǒng)常用的送風(fēng)形式及要求 3 介紹數(shù)值模擬的基本原理與方法 分析了暖通空調(diào)領(lǐng)域數(shù)值模擬中紊流模型 的選擇 邊界條件的設(shè)置及代數(shù)方程的求解問題 4 對某住宅空調(diào)工況下的溫度場與速度場進(jìn)行了實(shí)測與數(shù)值模擬 通過對實(shí)測 值與數(shù)值模擬結(jié)果的比較 驗(yàn)證數(shù)值模擬的可行性 5 采用 c f d模擬技術(shù) 研究不同設(shè)計(jì)方案的速度場和溫度場 以及對房間舒 適性的影響 6 通過 c f d模擬結(jié)果分析 提出較佳的戶式中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式及送風(fēng)參 數(shù) 一一一一一一一一一一一一生韭 電 力 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 第二章戶式中央空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn) 2 1冷熱水空調(diào)系統(tǒng) 戶式冷水 熱泵 機(jī)組又有兩種基本型式 l 電力驅(qū)動蒸氣壓縮循環(huán)式冷水 熱泵 機(jī)組 即風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組 該類機(jī)組多數(shù)采用電動機(jī)驅(qū)動制冷壓縮機(jī)產(chǎn)生冷熱源并與冷媒水換熱得到空 調(diào)用冷熱水 再通過水泵送至室內(nèi)側(cè)機(jī)組 風(fēng)機(jī)盤管 并與室內(nèi)空氣進(jìn)行換熱 實(shí) 現(xiàn)室內(nèi)空氣調(diào)節(jié) 每臺室內(nèi)側(cè)機(jī)組 風(fēng)機(jī)盤管 可獨(dú)立開 停和變風(fēng)量控制 2 使用一次能源的吸收式冷 熱 水機(jī)組 該類機(jī)組采用燃?xì)?天然氣 管道煤氣 液化氣等 作為動力源 以澳化鏗溶液 作吸收劑 水為制冷劑 主機(jī)產(chǎn)生的冷 熱 水通過水泵送至室內(nèi)側(cè)末端設(shè)備 并經(jīng) 過末端設(shè)備與室內(nèi)空氣進(jìn)行換熱 實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣調(diào)節(jié) 每臺室內(nèi) 側(cè)末端設(shè)備可獨(dú)立 開 停和變風(fēng)量控制 此機(jī)組還可提供生活熱水 2 1 1風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組 風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組屬于空氣 水熱泵 用于戶式中央空調(diào)系統(tǒng)的空氣源熱泵 冷熱水機(jī)組其室外機(jī)一般由壓縮機(jī) 冷凝器 蒸發(fā)器 循環(huán)水泵等設(shè)備組成 室內(nèi) 末端裝置通常為風(fēng)機(jī)盤管 室內(nèi)溫控開關(guān)可以控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電動三通調(diào)節(jié)閥 從 而調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的冷熱量 實(shí)現(xiàn)對每個空調(diào)房間的獨(dú)立控制和調(diào)節(jié) 滿足各個房間 不同的個性化空調(diào)需求 主機(jī)多為定頻壓縮機(jī) 通過當(dāng)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷低時停機(jī) 高 時啟動來實(shí)現(xiàn)節(jié)能 風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組冬 夏季共用 結(jié)構(gòu)緊湊安裝方便 自 控設(shè)備完善管理簡 單 空調(diào)系統(tǒng)以 水為介質(zhì)輸送能量 清潔安全并有一定的蓄熱性能 冬季化霜期間 對室內(nèi)溫度影響小 無吹冷風(fēng)現(xiàn)象 舒適性好 夏季送風(fēng)溫度適宜不干燥 但在使 用過程中 風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組也暴露出一些問題 如在偏北地區(qū)使用時 制熱效 果差 除霜效果不理想 在寒冷高濕地區(qū)冬季使用時 一般設(shè)置輔助電加熱器增加 供熱量 滿足采暖需求 也有采用風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組 獨(dú)立熱源系統(tǒng) 燃?xì)獠膳療?水鍋爐 電熱水鍋爐等 方案解決冬季供熱問題 風(fēng)冷冷熱水機(jī)組一般有整體式和 分體式兩種型式 整體式機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊 操作簡便 安裝維護(hù)方便 分體式機(jī)組水 系統(tǒng)部件全部放置于室內(nèi) 并有控制器做防凍保護(hù) 可解決寒冷地區(qū)由于室外溫度 過低而凍壞水箱及換熱器等部件的問題 如圖2 一 1 和圖2 一 2 所示 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 4 戶式中央空調(diào)系統(tǒng)的比較與適用范圍 表2 一戶式中 央空調(diào)系統(tǒng)的比 較與適用范圍 項(xiàng)目 名稱 冷熱水空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管式空調(diào)系統(tǒng)制冷劑系統(tǒng) 主機(jī) 風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組風(fēng)管式熱泵型機(jī)組 變頻和一般多聯(lián)機(jī)系統(tǒng) 熱泵 傳輸介質(zhì) 水或乙二醇溶液空氣制冷劑 構(gòu)成 室外側(cè) 熱泵機(jī)組 室內(nèi) 側(cè) 風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組 冷媒輸送系統(tǒng)為水管 室外側(cè) 制冷機(jī)與室外散熱 器 室內(nèi) 側(cè) 風(fēng)機(jī)蒸發(fā)器 空調(diào)箱 統(tǒng)一處理空氣 冷媒輸送系統(tǒng)為風(fēng)管 室外側(cè) 壓縮機(jī) 室外風(fēng) 冷盤管 節(jié)流元件 室內(nèi)側(cè) 風(fēng)機(jī) 直接蒸發(fā) 器 冷媒輸送系統(tǒng)為制冷劑 管路 經(jīng)濟(jì)性 初投資較低 運(yùn)行維修費(fèi) 用低 節(jié)能效果好 初投資較小 初投資高 節(jié)能效果好 運(yùn)行費(fèi)用適中 舒適性及 空氣品質(zhì) 噪聲低 舒適性一般 新 風(fēng)換氣較難 空氣品質(zhì)較 差 集中 送風(fēng) 便于引進(jìn)新風(fēng) 空氣品質(zhì)較好 制冷速度快舒適性好 可滿足不同房間的溫度 需求 不易引入新風(fēng) 技術(shù)性能 技術(shù)成熟 運(yùn)行可靠性好 使用方便 室外機(jī)可模塊 組合 無限擴(kuò)展 控制靈 活 可實(shí)現(xiàn)高度智能化 技術(shù)成熟 運(yùn)行可靠性好 制冷劑回路設(shè)置在機(jī)組內(nèi) 制冷劑不易泄露 有利于環(huán) 保 冷損失小 系統(tǒng)便于擴(kuò) 展 變頻調(diào)控 控制靈活 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 安裝維護(hù) 安裝工作量大 維護(hù)工作 難 整體式機(jī)組需防凍 安裝較難 受層高限制需考 慮合理布置 不存在漏水問 題 維護(hù)較容易 總體工作量小 制冷劑 泄露時 要及時補(bǔ)充 優(yōu)點(diǎn) 空氣分布設(shè)計(jì)多樣化易滿 足舒適要求 各個房間可 以單獨(dú)調(diào)節(jié) 能量調(diào)節(jié)靈 活 室內(nèi)局部吊頂對建筑 影響小 空氣分布可按需布置 可提供新風(fēng) 過渡季節(jié)可以 全新風(fēng) 各個房間可以單獨(dú)調(diào) 節(jié) 節(jié)能明顯 室內(nèi)機(jī) 高度低 對樓層高度要 求不高 自 動化程度高 有利于負(fù)荷調(diào)節(jié) 節(jié)能 性 缺點(diǎn) 水系統(tǒng)進(jìn)入室內(nèi) 安裝必 須保證質(zhì)量 否則會造成 水患 一般無新風(fēng)供給 蒸發(fā)溫度相對偏低 需設(shè) 板式換熱器 水泵 膨脹 閥等水力平衡模塊 室內(nèi)布置風(fēng)道 對層高要求 高 分室調(diào)節(jié) 要設(shè)專門風(fēng) 閥 室內(nèi) 機(jī)及風(fēng)管占 用空間比較 大 輸送制冷劑的銅管 室 內(nèi)機(jī)布置不方便 變頻 v r v 系統(tǒng) 價格比 較高 制 冷劑管路安裝要求高 否則有泄漏隱患 使用性 別墅 多層或高層型公寓 對樓層要求高 適用于層高 較高的辦公場所或別墅 對樓層高度要求不高 適用于別墅 公寓 工程應(yīng)用 節(jié)約空間 適用性廣 被 大多數(shù)工程采用 市場占有率不高 市場占 有率不高 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 5戶式中央空調(diào)氣流組織 在戶式中央空調(diào)中 經(jīng)過處理的空氣出 送風(fēng)口 送入室內(nèi) 與室內(nèi)的空氣進(jìn)行熱 質(zhì)交換后 經(jīng)回風(fēng)口排出 空氣的進(jìn)入和排出 必然引起室內(nèi)的空氣流動 而不同 的空氣流動狀況有著不同的 空調(diào)效果 合理地組織室內(nèi)空氣的流動 使室內(nèi) 空氣的 溫度 濕度 流速等能更好地滿足人們舒適性要求 這便是氣流組織的任務(wù) 11 空 氣調(diào)節(jié)房間的氣流分布 應(yīng)根據(jù)室內(nèi) 溫度參數(shù) 允許風(fēng)速 噪聲標(biāo)準(zhǔn)和空氣質(zhì)量等 要求 結(jié)合房間特點(diǎn) 內(nèi) 部裝修及設(shè)備散熱等因素綜合考慮t2 氣流組織直接影響室內(nèi)空調(diào)效果 是關(guān)系著室內(nèi) 溫濕度基數(shù) 精度及氣流速度 和潔凈度的重要因素 是空調(diào)系統(tǒng)中的一 個重要環(huán)節(jié) 影響室內(nèi) 氣流組織的因素很 多 如送風(fēng)口 型式和位置 回風(fēng)口 位置 送風(fēng)射流參數(shù) 主要是指送風(fēng)溫差 送風(fēng) 口 直徑 送風(fēng)速度等 室內(nèi) 幾何形狀以 及熱源位置等 在以上諸因素中 送 回 風(fēng)口的形狀 位置和送風(fēng)射流參數(shù)是影響氣流組織的主要因素 2 5 1氣流組織的要求 戶式中央空調(diào)系統(tǒng)所服務(wù)的對象通常是臥室 起居室 餐廳 活動室以及家庭 影像音響播放室等房間 因此 合理的氣流組織對于滿足溫濕度的設(shè)計(jì)要求和提高 人體的舒適度是十分重要的 在設(shè)計(jì)時應(yīng)符合下列要求 1 滿足室內(nèi) 設(shè)計(jì)溫度濕度及其波動范圍 工作區(qū)允許的氣流速度 噪聲標(biāo)準(zhǔn) 2 氣流分布均勻 避免產(chǎn)生短路和 死角 3 風(fēng)口 布置要與建筑裝修有較好的 配合 盡量做到簡潔 實(shí)用 4 對于多層和高層住宅的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在保證氣流射程的前提下 盡量以 側(cè)送風(fēng)為主 以最大限度的保證房間的吊 頂高度 送風(fēng)口的出口 面風(fēng)速 應(yīng)根據(jù)風(fēng)量 射程 送風(fēng)方式 風(fēng)口 類型 安裝高 度 室內(nèi)允許風(fēng)速和噪聲標(biāo)準(zhǔn)等因素確定 一般情況下 空氣調(diào)節(jié)房間內(nèi) 人員活動區(qū)的 氣流速度不宜大于表2 一 3 的要求 從熱舒適性出 發(fā) 室內(nèi)活動區(qū)的允許流速還與室內(nèi) 溫度有關(guān) 室溫高者允許的風(fēng)速較大 表2 一 3室內(nèi)人員活動區(qū)的允許氣流速度 人體狀態(tài)長時間靜坐短時間靜坐輕體力活動重體力活動 適用場合 臥室 書房起居室 餐廳活動室健身房 送冷風(fēng)送熱風(fēng)送冷風(fēng)送熱風(fēng)送冷風(fēng)送熱風(fēng)送冷風(fēng)送熱風(fēng) 允許流速 n 公 5 01 00 2 001 50 3 00 2 00 一 3 50 3 0045 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 25 2戶式中央空調(diào)系統(tǒng)常用的送風(fēng)形式及要求 1 百葉側(cè)送或條縫型風(fēng)口側(cè)送 根據(jù)住宅房間特點(diǎn) 側(cè)送風(fēng)口可布置的幾種形式 單側(cè)上送上回 單側(cè)上送下 回 單側(cè)上送 走廊回風(fēng)等多種形式 雙側(cè)上送下回 雙側(cè)上送上回 如圖2 一 1 0 所 不 草侶上送上回 轟 器轟 翌 鑫 翌 馨款馨 圖2 一 10側(cè)送風(fēng)的幾種方式 目 前最常用的送風(fēng)方式一般為上送上回式 對層高較低 進(jìn)深較大的空調(diào)房間 宜采用單側(cè)或雙側(cè)送風(fēng) 貼附射流 當(dāng)采用側(cè)送風(fēng)時 回風(fēng)口宜布置在送風(fēng)口的同 側(cè)下方 當(dāng)采用雙側(cè)送風(fēng)時 兩側(cè)相向的氣流應(yīng)在生活區(qū)或工作區(qū)以上搭接 側(cè)向 多股平行射流應(yīng)互相搭接 2 散流器或條縫風(fēng)口頂送 當(dāng)空調(diào)房間層高相對較高 有吊頂或技術(shù)夾層可利用時 可采用圓形 方型和 條縫形散流器頂送 在設(shè)計(jì)使用各種散流器頂送風(fēng)時 應(yīng)注意風(fēng)口和吊頂裝飾的配 合 散流器下送分為平送 貼附頂送 和下送兩種形式 前者用于對室溫波動范圍 要求較高的房間 如臥室 餐廳等房間 而后者則用于層高相對較高 要求送風(fēng)氣 流射程較大的場合 如別墅內(nèi)的門廳 兩層空間高度 等場所 條縫型送風(fēng)口的結(jié)構(gòu)與其他形式的送風(fēng)口相比略為簡單 氣流的中心風(fēng)速衰減 也 較 快 適 用于工 作區(qū) 允 許 風(fēng)速0 25 面5 一 1 5 耐5 溫度 波動 范圍 為士1 2 的 場合 在餐廳 起居室采用這種形式的風(fēng)口 沿窗戶上部布置 可以起到風(fēng)幕的作用 有 利于穩(wěn)定和調(diào)節(jié)房間內(nèi)溫 濕度參數(shù) 3 噴口送風(fēng) 噴口 送風(fēng)在戶式中央空調(diào)系統(tǒng)中主要使用在空間比較高大的區(qū)域內(nèi) 如大型別 墅的門廳等 噴口有圓形和扁形兩種形式 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 5 3戶式中央空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)速度要求 戶式中央空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)口的送風(fēng)速 度應(yīng)根據(jù)房間的使用性質(zhì) 對噪聲的不同要 求及送風(fēng)口型式分別按表2 一 3 表2 一 4 表2 一 5 選用 表2 一 4側(cè)送百葉送風(fēng)口最大送風(fēng)速度 房間類別最大送風(fēng)速度 n 口 5 房間類別最大送風(fēng)速度 耐5 臥室 書房 z j 3 8個人辦公室2 5 4 0 餐廳 起居室2 5 3 8 活動室 健身房 5 硒 家庭影音室 1 5 2 5 表2 一 5散流器喉部最大送風(fēng)速度 房間類別允許噪聲z d b a 吊頂高度 m 3 m以下 444 臥室 書房 3 3 3 94 3 54 一 6 54 8 55 00 餐廳 起居室 4 0 4 65 1 55 4 05 7 55 一 8 5 家庭影音室3 23 94 1 54 254 3 5 個人辦公室 4 0 4 6 5 1 55 4 05 一 7 55 一8 5 活動室 健身房 4 0 4 651 55 4 0 5 一7 5 5 一 8 5 表 2 一 6條縫 噴口 送風(fēng)速度 送風(fēng)方式送風(fēng)速度 耐5 備注 條縫風(fēng)口2 礴 送風(fēng)口 位置高或活動區(qū)允許風(fēng)速大時 取較大值 噴口 4 8 當(dāng)空調(diào)區(qū)域內(nèi) 噪聲要求不十分嚴(yán)時 最大值可取 10創(chuàng)5 2 54戶式中央空調(diào)系統(tǒng)回風(fēng)口布置要求 1 回 風(fēng)口的布置 回風(fēng) 口的布置方式應(yīng)符合下列要求 1 空調(diào)房間的氣流流型主要取決與送風(fēng)射流 回 風(fēng)口的位置影響很小 對區(qū) 域溫差的影響亦小 因此除高大空間或大面積而有較高區(qū)域溫差要求的空調(diào)房間 外 一般可僅在一側(cè)集中布置回風(fēng)口 2 回風(fēng)口不應(yīng)設(shè)在射流區(qū)內(nèi) 對于側(cè)送方式 一般設(shè)在送風(fēng)口同 側(cè)下方 下 部回風(fēng)易使熱風(fēng)送下 如用散流器頂 送時 回風(fēng)口最好設(shè)于下方 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 可采用走廊回風(fēng) 但走廊回 風(fēng)口 應(yīng)設(shè)在房間的下部 回風(fēng)口所在位置 吸風(fēng)速胭 n 公 房間上部4 0 5 0 房間下部 不靠近座位3 0礴 0 靠近座位1 5 2 0 走廊回風(fēng) 1 0 1 2 回風(fēng)口的吸風(fēng)速度 回風(fēng)口的吸風(fēng)速度可按表2 一 7 選用 當(dāng)房間內(nèi)對噪音要求較高時 回風(fēng)口的吸風(fēng) 速度應(yīng)降低 2 5 5風(fēng)量分配及壓力控制 設(shè)有戶式中 央空調(diào)系統(tǒng)和機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)的建筑物 其送風(fēng)口 回風(fēng)口和排風(fēng)口 位置的設(shè)置以及送風(fēng) 回風(fēng)和排風(fēng)風(fēng)量的 平衡 要有利于維持房間內(nèi)所需要的空氣 壓力狀態(tài) 1 建筑物內(nèi) 空調(diào)房間應(yīng)維持正壓 2 建筑物內(nèi) 廁所 蠱洗室內(nèi) 維持負(fù)壓 臥室內(nèi)維持正壓 4 餐廳的前廳應(yīng)維持正壓 廚房應(yīng)維持負(fù)壓 餐廳內(nèi)空氣壓力應(yīng)處于前廳和廚 房之間 2 5 6戶式中央空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)與排風(fēng) 我國 規(guī) 范規(guī) 定最 小新 風(fēng)量 為 1 7 擴(kuò) h 人 卜 3 0 擴(kuò) h 人 因 此 在戶式 中 央 空調(diào)的 房間中 應(yīng)設(shè)新風(fēng) 戶式中央空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)引入形式 l 滲入新風(fēng) 室內(nèi)不設(shè)新風(fēng)系統(tǒng) 靠浴廁排風(fēng) 造成負(fù)壓 新風(fēng)自門窗縫隙滲透 優(yōu)點(diǎn) 節(jié) 省造價和建筑高度 缺點(diǎn) 易短路 新風(fēng)不一定得到保證 如果排風(fēng)機(jī)不開 僅靠 機(jī)組循環(huán)室內(nèi)空氣 無法達(dá)到進(jìn)新風(fēng)的目 的 2 墻洞引入新風(fēng) 在靠近室內(nèi) 機(jī)組的墻上開墻洞 用短風(fēng)管引 入新風(fēng)接入機(jī)組回風(fēng)箱 新風(fēng)口 設(shè) 過濾網(wǎng) 這種形式初投資省 節(jié)約建筑空間 新風(fēng)冷負(fù)荷由室內(nèi) 機(jī)承擔(dān) 這種方式 1 9 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 在戶式中央空調(diào)中應(yīng)用較好 尤其適用于風(fēng)管式空調(diào)系統(tǒng) 獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng) 一種情況是設(shè)置新風(fēng)機(jī)組加排風(fēng)系統(tǒng) 新風(fēng)處理到室內(nèi)空氣焙再送到每個空調(diào) 房間 這種方式可保證空氣品質(zhì)的提高 但冷量浪費(fèi) 大 同時由于增加了新風(fēng)機(jī)及 其安 裝 增加了造價 同時也占用一定空間高度 另一種情況是在新風(fēng)和排風(fēng)之間 設(shè)置 全熱或顯熱交換器 其特點(diǎn)是在保證新風(fēng)量供應(yīng)的基礎(chǔ)上充分回收排風(fēng)中的冷 量或熱量 節(jié)約能源 2 6室內(nèi)氣流組織評價指標(biāo) 氣流組織的任務(wù)就是合理地組織室內(nèi) 空氣的流動 使室內(nèi) 空氣的 溫度 濕度 流速等能更好地滿足工藝要求和符合人體的舒適感 室內(nèi) 氣流組織形式及送風(fēng)方式 性能的優(yōu)劣需給予客觀 科學(xué)的評價 對以人為主要服務(wù)對象的舒適性空調(diào)來說 其評價標(biāo)準(zhǔn)不外舒適性和經(jīng)濟(jì)性兩個方面 前者為對氣流在工作區(qū)形成的溫度場 速度場是否能滿足人們的衛(wèi)生和舒適要求的評價 后者則考慮為消除工作區(qū)的余熱 量所需的能耗是否最低 對大多數(shù)空調(diào)房間來說 輻射的 影響有限 相對濕度在較 大范圍內(nèi) 3 0 一 7 0 對人體的舒適性影響不明 顯 可主要考慮空氣溫度和氣流速度 綜合作用 此外還可以采用其他指標(biāo)進(jìn)行評價 下面簡要介紹一下常用的室內(nèi) 氣流 組織的各種評價指標(biāo) 2 6 1溫度場和速度場 為了 反映室內(nèi)的 氣流組織效果 通過直接計(jì)算工作區(qū)溫度和速度的分布均勻程 度和符合給定條件測點(diǎn)所占比例的大小來進(jìn)行評價 分別有下列三個指標(biāo) 繃 l 溫度不均勻系數(shù)無 2 速度不均勻系數(shù)石 3 符合給定條件測點(diǎn)比 例數(shù)f 當(dāng)工作區(qū)有n 個測點(diǎn) 分別測得各點(diǎn)的溫度和速度 則工作區(qū) 溫度和速度的算 術(shù)平均值即為 迎 n 腸 一 五 蘭 2一 1 2 一 2 工作區(qū)內(nèi)空氣溫度和速度的均方根偏差為 華北電力大學(xué) 碩士學(xué) 位論文 叮i 厚平 了 里 共 井 上 2一 3 叮 2 一 4 式中 tx 風(fēng) 測點(diǎn) 的 溫度 和 速度 耐5 揚(yáng) 玲一 所 有 測 點(diǎn) 溫 度 的 算 術(shù) 平 均 值 c 和 速 度 的 算 術(shù) 平 均 值 耐 5 溫 度 和 速 度 的 均 方 根 偏 差 戊 口與 平 均 溫 度 物和 平 均 速 度 啼的 比 值 即 為 溫 度不 平 均系 數(shù)無 和速 度不 平均 系數(shù)瓜 k 二 竺 揚(yáng) k 二 巫 心 2 一 5 么6 此 外 在 工 作 區(qū) 內(nèi) 符 合 給 動溫 度 和 速 度 條 件 的 測 點(diǎn) 數(shù) 藝 與 測 點(diǎn) 總 數(shù) 的 比 值為符合給定條件測點(diǎn)比例數(shù)f 即 歹 互 沙 二 2 7 上述三個指標(biāo)七 石和f客觀反映了室內(nèi) 氣流組織的情況 即溫度場與速度場 的均勻性和舒適程度 為改進(jìn)空調(diào)設(shè)計(jì)和進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試提供了依據(jù) 2 6 2熱舒適性指標(biāo) 舒適空調(diào)的目 的在于為人們提供舒適的空氣環(huán)境 人的熱舒適感是外界環(huán)境對 人體產(chǎn)生的生理反映和主觀感覺 熱舒適的定義是 對熱環(huán)境感到滿意的心理狀態(tài) 這一定義成為熱舒適被廣泛接受和引用的定義 人體對于所處的熱環(huán)境的 生理反應(yīng) 從客觀上講是無法準(zhǔn)確描述的 因此就需要在實(shí)驗(yàn)室條件下給這種主觀印 象相應(yīng)的 評定標(biāo)準(zhǔn) 本文涉及的熱舒適評價標(biāo)準(zhǔn)有以下幾種 由 f ang er 教授提出的p m v 一 p d 指標(biāo) 有效風(fēng)感溫度 ed t e n 免 c t i 姆d r a ft t e m p 姍脈 空氣分布特性指標(biāo) a d pi air d i ff u s i o np e r formanc e lnd e x 1 p mv 一 p p d指標(biāo) 19料年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了室內(nèi)熱環(huán)境的評價與測量的新標(biāo)準(zhǔn)化方法 1 5 0 7 7 2 6 在1 5 0 7 7 3 0 標(biāo)準(zhǔn)中以f 皿g e r 提出的p m v p p d 指標(biāo)來描述和評價熱環(huán)境 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 該指標(biāo)綜合考慮了人體活動程度 衣服熱阻 空氣溫度 平均輻射溫度 空氣流動 速度和空氣濕度等六個因素 利用人體熱平衡原理 確定了預(yù)期平均評價 p m v pr ed icted m e an v o te 的數(shù)學(xué) 表達(dá)式 并 利用概率分析方法 確定了 p m v 和 預(yù) 期不滿意百分率p p d p r e d i c te dp e r c e nt a g o o f d i s s at i s 五 e d 指標(biāo)之間的 數(shù)學(xué)關(guān)系式 f an ge r 提出 的 p m v 評 價 指 標(biāo)的 數(shù) 學(xué) 表 達(dá) 式 為 s1 pmv 0 3 0 3 二 0 3 6 m 0 0 2 7 5 1 一 甲 一 3 0 5 5 7 3 3 一 0 0 0 7 m 一 平 一 po 0 4 2 m一 砰 一 5 8 1 5 一 1 7 3 x l o 一 m 5 86 7 一 幾 一 0 oo1 4 m 3 4 一 一 為 tcl 一 蕎 27 丫 一 沁 一 ta feses 哥 x 式中m 一人體能量代謝率 決定與人體的 活動的 大小 w 擴(kuò) 牙一人體所作的 機(jī)械功 w 仙2 p 一人體周圍水蒸氣的分壓力 pa tu一人體周圍空氣的溫度 為一穿衣面積系 數(shù) tcl一衣服外表面溫度 杏一房間平均輻射溫度 h 一對流換熱系 數(shù) w m z k 按公 式計(jì)算結(jié)果 p m v 一 3 開3 f a n g e r 將熱 感覺分為 7 級 一 3 計(jì)3 p m v 分度 見表2 一 7 表2 一 7p mv 熱感覺標(biāo)尺 熱感覺熱暖微暖 適中微涼涼冷 p mv 值 3 2 l0 1一 2 一 3 p m v 指標(biāo)代表了同一環(huán)境絕大多數(shù)人的冷熱感覺 因此可以用p mv 指標(biāo)預(yù)測熱 環(huán)境 下 人 體的熱 反 應(yīng) 由 于 人與 人 之間 的 生 理 差 別 故 用預(yù)期 不滿 意 率伊 p 功指 標(biāo) 來表示對熱環(huán)境不滿意的百分?jǐn)?shù) 150 7 7 3 0 對p m v 一 p p d 指標(biāo)的推薦值為 p p d l0 相當(dāng)于在人群中允許有10 的人感覺不滿意 即90 以上的人感到滿意的熱環(huán)境為 熱舒適環(huán)境 此時對應(yīng)一 0 5 pmv 0 50 f an ge r 教授給出 預(yù)測平均熱感覺投 票率 p m v 和預(yù)測不滿意百分量率 p p d 的 關(guān)系 計(jì)算式如下 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 二 1 0 0 一 9 5 e 卜 0 0 3 3 5 3 0 2 1 7 9 2 一 9 圖2 一 11給出了p mv 和p p d 之間的關(guān)系曲線 二漢二 二 1 二 二 二 1 二 二 牡好 了 二 二 入士 落 二 二 霧 二 二 二 井 試二 二 二 三 三 于 戈二 二 二 三 拼簇飛 三 月三 長 牙汗三 三 趁0 幾 j 粉 日夢 圖2 一 llp m v和p p d 關(guān)系曲線圖 f an ge r 和c 址 i st e ns en 指出 熱舒適由 平均 氣流速度 溫度和 氣流特性決定 湍流 狀態(tài)下 p p d 的 平均氣流速度和空氣溫度的關(guān)系如下 2 目 3 j 三 鸚 9 戶 又 t 一 1 3 7 一00 0 d g 5 7 2 一 1 0 式中v 一平均氣流速度 ta 一空氣溫度 2 有效風(fēng)感溫度 耐5 其適用范圍 19 t 簇26 5 p pd 40 e d t e 月 免 c t l v e d r aft tem per a to xe 熱舒適不是可以直接測量的 它是個人潛意識層面上的感覺評價 氣流速度對 于人體的熱感覺具有和空氣溫降一樣的冷卻效應(yīng) 在空調(diào)供冷的季節(jié)里 氣流速度 的冷卻效應(yīng)可以被充分利用 空氣最大流速可以達(dá)到0 76n 歲 5 在此風(fēng)速下 由于氣 流運(yùn)動而產(chǎn)生的令人不快的感覺會比較明顯 一些輕小物體 如紙張 頭發(fā)和粉塵 顆粒會被四處亂吹 在此最大值以下 對于位于空調(diào)區(qū)域的人來說有三個重要的風(fēng)速范圍 第一個 風(fēng)速范圍是0 耐5 0 7 5 耐5 在此范圍內(nèi) 風(fēng)速每增加0 一25面5 具有和1 溫降相同 的冷卻效應(yīng) 第二個風(fēng)速范圍是0 10耐5 司 3 5 回5 冷卻效應(yīng)也隨著風(fēng)速而變化 在 此范圍 之內(nèi) 0 0 7 5 耐5 的 風(fēng)速增加相當(dāng) 于1 的 溫降 這是最為 廣泛接受的 平均值 當(dāng)風(fēng)速在0 10 耐5 以 下時 風(fēng)速的增加對于熱舒適是幾乎或者沒有幫助的 在有些情 況下還可能有微弱的熱效應(yīng) 雖然空調(diào)區(qū)域內(nèi)的人員的熱舒適要求是在一個平均水平上來滿足的 但是局部 的溫度和速度的變化卻是存在于整個空調(diào)區(qū)域的 為了說明局部的熱舒適條件 通 常運(yùn)用有效風(fēng)感溫度 effectived r 峨tem per a t u r e 來評價 它是反映受風(fēng)感下的舒適 指 標(biāo) 其 定 義 式 為 127 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 動r tx一 編 一 7 6 6 伙一 0 1 5 2 一 1 1 式中 幾 氣 一工作區(qū)內(nèi) 某點(diǎn)的空氣溫度和給定的 室內(nèi) 空 氣溫度 凡一某點(diǎn)的風(fēng)速 n 對 5 普遍認(rèn)為 當(dāng)某點(diǎn)e d t 在一 1 5 1 和風(fēng)速在0 3 5 n 盯 5 以下的范圍內(nèi) 對于位 于該點(diǎn)的80 的人員來說是舒適的 3 空氣分布特性指標(biāo)a d p i a irdi月 汕 s l onp e d 勸 n n a n c e 加 d e x 1 9 7 2 年 n e v i n s 和m i l l e r 共同 研究 對實(shí) 驗(yàn)室內(nèi)的加 多個測點(diǎn)進(jìn)行t 測試 并采用前人的成果 建立了能夠使室內(nèi)80 的人感覺舒適的舒適性參數(shù) 開發(fā)了能 夠反映這種影響的指標(biāo)一空氣分布特性指標(biāo)a d pi 該指標(biāo)定義為滿足規(guī)定風(fēng)速和溫 度要求的測總數(shù)和總測點(diǎn)數(shù)之比 即 月 及烈 q占 雙 o t 月護(hù)門 的 側(cè)點(diǎn)數(shù) 總測點(diǎn)數(shù) a d pi值全面反映了空調(diào)區(qū)內(nèi)氣流組織帶來的影響 片 1 0 0 一 二 沖 2 一 1 2 a d p i 值越高 空調(diào)區(qū)內(nèi)逗 留人員對環(huán)境感到滿意的人越多 a d pi 80 時就可以認(rèn)為空調(diào)區(qū)內(nèi)氣流組織是 令人滿意的 如果a d pi 1 00 表示達(dá)到最佳 華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章c fd 數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)及方法 3