干河泵站地下厂房通风空调系统模型试验及调控策略研究

摘要

云南牛栏江干河泵站是正在兴建的亚洲最大的地下抽水泵站。该泵站与地下水电站类似,主厂房深埋于地下,并由很多洞室群组成。由于土壤具有很大的热惰性和热惯性,厂房的冷热负荷比地面同类建筑要小的多。该类型地下厂房相对封闭,且由于未受到太阳光照射,围护结构的散湿量不易蒸发,所以室内通常比较潮湿。与地下水电站厂房不同的是,泵站地下厂房内部发热量很小,排除余热所需的风量也很小。为了响应国家节能减排的号召,在室外气象条件适宜、气流组织合理的情况下完全可以利用通风系统来改善厂房热湿环境,不用或者少用空调系统来调节厂房热湿环境。本文正是基于这一目的,采用数值模拟和模型试验两种方法对干河泵站地下厂房通风空调系统设计方案及调控策略进行研究。
　　本文首先选用恰当的方程和边界条件、初始条件,利用Fluent建立厂房第一层灌浆廊道通风模型,根据当地典型年全年8760个小时的气象参数,编写UDF,分别计算出送风风量为24400m3/h、36600m3/h、48800m3/h、61000m3/h、73200m3/h时廊道出口温度的变化情况,由于各月出口温湿度情况变化不大,所以将全年8760个小时的廊道送风参数简化为12个月的送风参数。得到了全年不同风量下送风廊道出口温湿度结果。
　　然后,为验证排水廊道全年自然降(升)温送风的通风方案合理性,以相似理论为依据、确定各种比例尺,建立了云南干河泵站地下厂房通风系统1/10的缩尺模型。进行了不同季节、不同送风温度、不同机组运行台数共9种工况的模型试验。测试了地下厂房内各区域室内参数,对试验数据进行了处理与分析。试验结果表明,在最高送风温度24.5℃时,厂房内夏季最高温度为29.46℃,平均温度为27.72℃,满足相关设计规范要求,验证经廊道处理后空气直接送入厂房内的通风方案可行,从而取消空调制冷系统,节约投资和运行能耗。在部分机组运行及过渡季节时,室内温度更低,通风系统可采用变风量运行,进一步实现节能。
　　最后,为验证室内温度较低时,变风量运行方案的可行性。本文利用C语言编写计算程序,分别计算三台、两台、一台水泵运行时,送风风量为24400m3/h、36600m3/h、48800m3/h、61000m3/h、73200m3/h时,共195种工况不同送风温湿度情况下,厂房各层的温湿度满足情况,结合廊道模拟出来的结果,确定不同台数水泵运行时各月所需要的最小风量,最少除湿机开启时的送风参数,确定全年调控策略。然后提供了厂房内温湿度监测点的布置,以便于进一步监测修正全年调控策略。

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英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 课题的工程意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本课题的研究思路

2 干河泵站概况

2.1 室外气象参数

2.2 地下主厂房

2.3 地下厂房通风空调系统

3 泵站地下厂房送风初始状态点确定

3.1 地下风道气流参数变化的物理模型与基本特征[41]

3.2 第一层灌浆廊道通风降温模型的建立

3.3 廊道出口温度模拟

3.4 计算廊道出口湿度情况

3.5 本章小结

4 干河泵站地下厂房热环境模型试验

4.1 模型设计与制作

4.2 测试方法与测试方案

4.3 夏季模型试验数据处理

4.4 夏季试验结果分析

4.5 过渡季节试验数据处理及结果分析

4.6 本章小结

5 厂房全年运行工况下，送风参数的确定

5.1 C语言编程的理论依据

5.2 C语言理论计算结果的验证

5.3 三台泵运行时不同风量不同廊道出口温度下的地下厂房温湿度

5.4 两台泵运行时不同风量不同廊道出口温度下的地下厂房温湿度

5.5 一台泵运行时不同风量不同廊道出口温度下的地下厂房温湿度

5.6 本章小结

6 全年调控策略的研究

6.1 三台水泵运行调控策略

6.2 两台水泵运行调控策略

6.3 一台水泵运行调控策略

6.4 温湿度监测点布置

6.5 自动控制原理图

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 不足之处与展望

致谢

参考文献

附录