【摘要】：輻射空調(diào)系統(tǒng)比采用對流末端的傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)具有更高的室內(nèi)舒適性和節(jié)能性,通常需要耦合新風(fēng)系統(tǒng)處理濕負(fù)荷并提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。目前,國內(nèi)外研究和應(yīng)用中大多是同時安裝兩套冷熱源和末端,通過溫濕度獨立和預(yù)除濕的控制方法實現(xiàn)了高舒適性和結(jié)露預(yù)防。本文提出了輻射誘導(dǎo)送風(fēng)一體化末端空調(diào)系統(tǒng)的全新耦合形式,設(shè)計了輻射與誘導(dǎo)送風(fēng)一體化的新型室內(nèi)末端(以下簡稱一體化末端)。針對一體化末端性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計、系統(tǒng)運行下的室內(nèi)舒適性和防結(jié)露控制,以及系統(tǒng)控制策略優(yōu)化等關(guān)鍵問題進(jìn)行了理論和實驗研究。首先,構(gòu)建了輻射誘導(dǎo)送風(fēng)一體化末端空調(diào)系統(tǒng)并研制了一體化的新型室內(nèi)末端裝置:利用風(fēng)機的出風(fēng)壓力通過一體化末端進(jìn)風(fēng)口的條形噴口形成一次風(fēng)射流,以經(jīng)過空氣處理機組熱濕處理后的少量一次風(fēng)誘導(dǎo)室內(nèi)回風(fēng)進(jìn)行混合,混合空氣加熱或冷卻開孔輻射板后送入室內(nèi),具有輻射空調(diào)舒適性優(yōu)勢的同時減少了送風(fēng)能耗以及風(fēng)管和再熱器等設(shè)備,使輻射新風(fēng)耦合系統(tǒng)的熱濕處理能力在單一設(shè)備上實現(xiàn)。搭建了一體化末端裝置誘導(dǎo)性能測試系統(tǒng),以及空調(diào)系統(tǒng)熱舒適性和結(jié)露特性研究實驗臺。其次,通過模擬和實驗結(jié)合的方法研究了一體化末端的運行特性以及結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響。根據(jù)射流理論和一次風(fēng)射流的誘導(dǎo)原理,分析了受限空間內(nèi),一體化末端內(nèi)部構(gòu)造與一次風(fēng)射流誘導(dǎo)作用之間的關(guān)系;模擬分析了不同噴口寬度下一次風(fēng)量對誘導(dǎo)比和穩(wěn)定性的影響,并通過噴口寬度調(diào)節(jié)裝置對模擬結(jié)果進(jìn)行了實驗驗證。在此基礎(chǔ)上,以噴口寬度為特征參數(shù),將噴口高度、混合室至噴口距離、混合室入口尺寸等結(jié)構(gòu)參數(shù)無因次化,得出各參數(shù)對一體化末端性能的影響規(guī)律,為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供理論依據(jù)。再次,建立了輻射誘導(dǎo)送風(fēng)一體化末端空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)舒適性理論模型,并與一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行對比,分析了影響室內(nèi)舒適性的關(guān)鍵參數(shù);實驗研究了一體化空調(diào)系統(tǒng)運行下一次風(fēng)溫度和風(fēng)量對室內(nèi)溫度分布的影響規(guī)律,并基于室內(nèi)負(fù)荷分布特征提出了一次風(fēng)量分配控制降低了室內(nèi)水平溫差;分析了室內(nèi)PMV指標(biāo)隨著系統(tǒng)運行工況的變化規(guī)律,以此為依據(jù),擬合出已知環(huán)境溫度和室內(nèi)設(shè)計溫度時,滿足舒適性標(biāo)準(zhǔn)的一次風(fēng)工況計算式,為系統(tǒng)設(shè)計和運行控制提供參考。測試了不同一次風(fēng)工況下系統(tǒng)啟動階段室內(nèi)溫濕度的動態(tài)特性,得出了一次風(fēng)量和溫度對室內(nèi)熱環(huán)境達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需時間的影響規(guī)律。另外,分別從一體化末端的防結(jié)露性能、結(jié)露發(fā)生階段的影響因素和措施、系統(tǒng)設(shè)計階段的預(yù)防措施三個方面對輻射誘導(dǎo)送風(fēng)一體化末端空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)露特性進(jìn)行了研究。分析了一次風(fēng)工況對一體化末端的結(jié)露溫度的影響,發(fā)現(xiàn)提高一次風(fēng)量和降低一次風(fēng)溫度均能有效提高一體化末端防結(jié)露性能;基于輻射板與空氣的熱質(zhì)傳遞特性,理論和實驗研究了一次風(fēng)溫濕度和風(fēng)量對結(jié)露速率的影響,并探討了消除凝液的有效措施;將防結(jié)露設(shè)計溫差分為運行裕量溫差,表面不均勻度和最小冷表面過冷度三個部分,分別研究了與系統(tǒng)運行參數(shù)之間的關(guān)系,完善了系統(tǒng)的設(shè)計理論依據(jù)。最后,為了優(yōu)化系統(tǒng)的控制策略,構(gòu)建了將平均輻射溫度(MRT)控制應(yīng)用于輻射誘導(dǎo)送風(fēng)一體化末端空調(diào)系統(tǒng)的測試平臺,實驗分析發(fā)現(xiàn)MRT能及時反映室外氣溫和負(fù)荷的變化,以此為控制參數(shù)可以有效減小負(fù)荷變化的影響,維持室內(nèi)溫度穩(wěn)定;建立了預(yù)測室內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)平均輻射溫度的近似計算模型并進(jìn)行了實驗驗證,采用該模型可減少室內(nèi)測點從而簡化控制系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU831.3
【圖文】：

圖 1-1 1966-2016 年世界一次能源消費消耗[3]圖 1-2 1991-2016 年世界能源消耗組成[3]我國目前能源仍然存在以下問題：能源分布不均勻，開采運輸源所占比例少；能源利用率較低，污染和排放嚴(yán)重；能源需求續(xù)上升。隨著社會總能源消耗的不斷增加，能源應(yīng)用過程中產(chǎn)益嚴(yán)重，影響人類正常生活的同時，也造成重大的經(jīng)濟損失[16

2圖 1-2 1991-2016 年世界能源消耗組成[3]我國目前能源仍然存在以下問題：能源分布不均勻，開采運輸源所占比例少；能源利用率較低，污染和排放嚴(yán)重；能源需求續(xù)上升。隨著社會總能源消耗的不斷增加，能源應(yīng)用過程中產(chǎn)益嚴(yán)重，影響人類正常生活的同時，也造成重大的經(jīng)濟損失[16主要環(huán)境問題包括：臭氧層損耗，溫室效應(yīng)和全球變暖，生物系，森林減少，水資源危機和污染，固體廢料和有毒化學(xué)物質(zhì)污16 中國環(huán)境狀況公報》將空氣污染的問題放在了首位，2016 年標(biāo)的城市達(dá)到 254 個，占全國有空氣污染國控數(shù)據(jù) 338 -19]。能耗與工業(yè)能耗、交通能耗并稱社會總能耗的三大主體，其特

圖 2-3 一體化末端實物圖了全空氣模式下一體化末端的運行原理示意圖。其組的一次風(fēng)通過靜壓箱的條形噴口送入混合室內(nèi)，利形成的負(fù)壓，誘導(dǎo)室內(nèi)的二次風(fēng)從開孔輻射板兩側(cè)的入箱體，二次風(fēng)與一次風(fēng)混合之后形成混合風(fēng)一同進(jìn)熱之后經(jīng)過開孔輻射板上的送風(fēng)孔送入室內(nèi)。實驗口處安裝有調(diào)節(jié)裝置可改變條形噴口開口尺寸，以研響。由于一次風(fēng)與室內(nèi)誘導(dǎo)回風(fēng)混合后還要與輻射導(dǎo)進(jìn)混合室的室內(nèi)二次風(fēng)量與一次風(fēng)量之比)在 3 到一體化末端采用了誘導(dǎo)比在 1 以下的條形噴口，通過方面保持混合風(fēng)與輻射板的換熱溫差，另一方面減少

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2758981