地板辐射供冷与置换通风空调房间热环境模拟与能耗分析

摘要

置换通风加地板辐射供冷/暖(简称复合空调)是一种较为理想的空气调节方式，它以低温热水(不超过60℃，采暖)或中温冷水(制冷)为媒介，通过埋设在地板下的换热管均匀地加热或冷却地板，从而均匀地向室内辐射能量，达到调节室内空气温度的目的。同时置换通风系统向室内送入温暖或凉爽的新风，以调节空气湿度防止结露并提供一定的冷量热量及新鲜空气。置换通风加地板辐射供冷(暖)系统具有节约能源、换热均匀、提供新风、不占用空间面积、美观大方且人体的舒适度很好的优点，因此成为新一代舒适空调方式。该方式在欧美一些国家的住宅项目中得到广泛的应用，这种空调方式不但适用于住宅和别墅，更适用于高空间，大跨度的公用建筑，如宾馆、展览馆、游泳池、练舞房、体育馆等。 置换通风和地板辐射供暖供冷技术，集地板供暖、地板供冷、新风和生活热水一体，通过同一套地板辐射管路夏天供冷冬天供暖，并实现智能区域控制和提供新风，模拟出最接近自然的空气环境，被称之为“自然空调”，并可实现免费制冷和免费生活热水。被广泛应用于高级住宅、别墅、公共场所等。 本文建立了地板辐射供冷与置换通风空调房间的辐射模型，利用Fluent软件模拟了室内的热湿分布；在室内冷负荷最大时，模拟等温和非等温送风情况下不同的地板表面温度所形成的速度场、温度场和相对湿度场；运用PMV-PPD热舒适指标进行分析，得出了人体在热舒适情况下的空调系统参数的变化规律，其结果可供设计参考。 运用EnergyPlus能耗模拟软件建立了地板辐射供冷与置换通风空调系统模型，模拟了夏季日运行时各工况下的耗冷量，并与常规的空调系统进行能耗对比。结果表明，夏季复合式空调系统比常规空调要耗能，但由于冬季地板供暖比常规空调要节能，综合全年来看，总体的能耗要比常规空调系统要节能。 地板辐射供冷与置换通风空调系统作为一种新型的空调组合方式，即提高了舒适性要求，又节能，是值得推广和应用的。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景

1.2地板辐射供冷与置换通风系统介绍

1.2.1地板辐射供冷系统介绍

1.2.2置换通风系统的介绍

1.2.3复合式系统的介绍

1.3国内外研究现状及发展动态

1.4本文研究内容

第2章计算流体力学及其软件概述

2.1计算流体力学及其软件概述

2.1.1 CFD软件结构

2.1.2 CFD的求解过程

2.2 CFD商业软件的作用和地位

2.3常用CFD商用软件

第3章气流组织模拟基本原理及辐射模型

3.1流体流动及其数学模型

3.1.1流体动力学控制方程

3.1.2湍流的模拟方法

3.1.3湍流基本模型

3.1.4壁面函数法

3.1.5 Boussinesq假设

3.2数值方法

3.2.1控制方程的离散化

3.2.2用控制容积积分法离散控制方程

3.2.3代数方程求解

3.3辐射模型的选择

3.4本章小结

第4章空调房间热环境模拟及结果分析

4.1模拟房间的组成

4.2负荷分配设计与计算

4.3室内地板表面温度的确定

4.4置换通风送风参数的确定

4.4.1置换通风工作区温度梯度的确定

4.4.2置换通风送风温度的确定

4.4.3系统送风量的确定

4.4.4送排风温差的确定

4.4.5置换通风系统末端送风装置

4.5模型的建立

4.5.1模型网格生成

4.5.2边界条件及源项的处理

4.6典型送风工况下的计算结果

4.7热舒适性模拟结果及分析

4.7.1速度场模拟结果

4.7.2温度场模拟结果及分析

4.7.3相对湿度场模拟结果及分析

4.7.4 PMV与PPD模拟结果及分析

4.8本章小结

第5章系统的节能性分析

5.1 EnergyPlus软件及模型介绍

5.2节能性分析

5.2.1典型工况下的耗冷量模拟与分析

5.2.2各工况下的耗冷量模拟与分析

5.3本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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