贴附射流辐射冷顶板复合空调系统的性能研究

通过实验小室进行对比实验,研究采用贴附射流与辐射冷顶板空调系统复合后对室内热环境的影响,以及该复合系统防止辐射冷顶板结露的效果.结果表明,贴附射流与辐射冷顶板复合空调系统相对单纯的辐射冷顶板空调系统而言,复合空调系统的辐射冷顶板降温速度更快,降温幅度更大,在室内热环境方面,其壁面温度及室内空气温湿度更低.可以认为采用贴附射流与辐射冷顶板空调系统复合运行时,能有效降低辐射冷顶板附近空气的露点温度,防止辐射冷顶板结露,且此时辐射冷顶板空调系统的制冷性能更佳.     

空气载能辐射空调混合通风协同运行研究

基于空气载能辐射空调房间内的稳态关闭门窗、非稳态开门及非稳态开窗3种工况的试验测量,分别建立3种工况的CFD(Computational Fluid Dynamics)模型,研究稳态和非稳态工况下空气载能辐射空调的热舒适性和结露特性.基于对非稳态开门窗工况的热力学分析,提出由温度协同方程、含湿量协同方程、PMV(Predicted Mean Vote)协同方程和空调能耗协同方程表示的混合通风协同运行模型.经过试验验证的CFD模型模拟结果显示,空气载能辐射空调在稳态和非稳态工况下室内人体头部与脚踝平面的垂直温差小于0.6℃,人体活动区域内的空气速度约为0.1m/s,稳态和非稳态工况中辐射孔板下表面分别存在厚度约为12cm和6～8cm的具有良好防结露效果的低温近壁边界区.将空气载能辐射空调开门窗工况试验结果应用于混合通风协同运行模型,分析了空调送风量和门窗开度对PMV和空调能耗的协同影响,提出了混合通风协同评价系数,得到不同门窗开度对应的最优空调送风档位设置建议.     

冷冻水调节模式对冷辐射板性能的影响

通过实验测试,研究冷辐射板表面快结露时,冷冻水阀门调节模式对冷辐射板的防结露效果、制冷能力和室内热舒适性的影响.结果表明:在冷辐射板表面快要结露时,冷冻水阀门通断调节模式下有较好的防结霜效果,但辐射板制冷能力会下降,室内热舒适性变差;冷冻水阀门比例积分微分(PID)调节模式下的供水流速为0.30~0.45 m·s^-1时,冷辐射板既有较好的防结霜效果和制冷能力,又能维持较好的室内热舒适性.     

新型复合空调系统的结露情况及舒适性数值模拟

为了对竖壁贴附射流与地板辐射复合空调系统的结露情况及舒适性进行数值研究,建立室内复合空调模型,以实测数据作为边界条件,利用 Airpak3.0 软件对该系统的热环境进行数值模拟,分析设计相对湿度、送风速度以及排风口位置对室内热环境的影响,定性地分析室内各工况下相对湿度,PMV,PPD的特点,从而为竖壁贴附射流与地板辐射复合系统合理的运行设计提供了参考依据。     

气膜降温固壁辐射对流空调的模拟研究

以基于科恩达曲面诱导送风在固壁辐射板上形成低温气膜的空调末端装置为研究对象,利用数值模拟方法,分析了气膜的形成机理,气膜与固壁辐射板热交换效果,辐射与对流结合的传热方式对室内热环境的影响。模拟结果表明,经降温除湿处理以290 K送出的空气自出风口至固壁辐射板末端形成了一层良好贴附于辐射板的冷气膜。冷气膜使固壁辐射板降温冷却(平均温度为296.32 K),并通过辐射与室内热源进行热交换;气膜卷吸室内空气,同时吸收辐射板部分热量后温度上升,室内人员区域内平均温度维持在299 K左右,且形成了速度为0.2 m/s以内的空气环流。根据有关设计参数标准,该空调装置能够营造一个较为舒适的热环境。     

变风量空调系统控制优化方法研究

提出了“总风量-阀位控制法”和“最大负荷率-最小风量法”分别优化变风量空调系统送风静压和送风温度,并应用到一座实际建筑的变风量空调系统中.建立了变风量空调风系统模型,利用TRNSYS对大楼典型层风系统进行模拟,用实测数据验证模型正确性,模拟分析了典型日变风量系统优化前后的风机能耗.模拟结果表明,与定静压定送风温度的原控制方法相比,优化控制能节约风机能耗,在部分负荷下效果尤为明显,冬季和过渡季试验日的节能率分别为19.38%和15.58%.对2种控制方法下的全年能耗和室内热舒适性进行了试验对比测试,结果表明,全年的节能率为7.16%,而且室内热舒适性得到显著提高.     

辐射-新风复合系统室内热环境影响因素模拟研究

以苏州市采用辐射-新风复合系统的一个次卧室为研究对象,运用TRNSYS软件进行模拟研究。研究在夏季工况下室内设定温度、辐射末端供水流量、供水温度对辐射-新风复合系统室内热环境和室内温度滞后时间的影响,并探究了系统合适的预冷时间。结果表明,在夏季工况下,室内设定温度和供水温度改变时室内热环境变化较大,供水流量对室内热环境有一定的影响,供水流量从220 kg/h增加到260 kg/h时,室内温度达到设定温度的时间提前了1 h,供水流量不同,室内热环境达到稳定的时间也不同;供水温度对室内热环境的影响比供水流量明显,供水温度越低,预计平均舒适度PMV达到Ⅰ级舒适范围的时间越短;为满足室内热舒适的要求可提前1.0～1.5 h开启系统。     

复合式空气载能辐射空调供暖性能试验研究

提出了一种顶板与侧墙结合的复合式空气载能辐射末端新形式,以某办公建筑作为研究对象,通过试验方法研究了这种复合式空气载能辐射末端在冬冷高湿地区的冬季供暖性能.结果表明,该复合式空气载能辐射空调系统在开启后30 min内可达到稳定状态,相比于传统空调供暖速率更快,稳定性更强,且稳定后室内温度变化相对均匀.该系统在冬季供暖性能较好,在人体活动范围内（距地0.2 m至2.2 m处）室内空气温度为16. 5 °C ~ 18.2 °C,相对湿度为33% ~ 36%.当设定温度为16 °C时,可基本满足冬季供暖要求.同时,该系统可有效改善由于物体遮挡而引起的地板温度过低情况,从而有效避免局部不舒适感.这种顶板与侧墙结合的复合式空气载能辐射末端满足冬季供暖需求,同时具备节能舒适的特点.试验结果可为未来空气载能辐射空调系统在冬冷高湿地区的实践应用提供一定的指导作用.     

地板辐射供冷系统建筑空间尺寸参量对热感觉的影响

热舒适度是环境舒适度的主要方面,目前,室内环境的热舒适受到越来越多的关注,多变的建筑空间以及复杂的空调系统都会影响室内人员的热感觉,进而影响室内人员的身心健康和工作效率.由于地板辐射空调系统主要依赖辐射换热,故采用地板辐射的建筑中室内人员的热感觉与建筑空间尺寸参量之间的关系尤其值得研究.在天津大学可变建筑空间综合实验平台进行实验,实验时间是2018年9月8日—13日,供冷空调末端是地板辐射,房间底面积有6 m×6 m和12 m×12 m,房间高度有3 m、5 m、7 m和9 m,共8种实验工况.采用主观调查问卷与热环境参数测量相结合的方法,主观调查问卷包括热感觉投票和热满意率百分比,实验过程中操作温度的波动范围是22.8～26.7℃.实验结果表明,夏季采用地板辐射供冷时,建筑空间尺寸参量对地板辐射供冷下被试者的热感觉有明显影响:对比两种底面积的空间中被试者在各高度下的热感觉,发现趋于狭窄的建筑中被试者感觉更热;对比8种建筑空间中热感觉随操作温度变化的斜率,发现越是狭窄、低矮的空间,被试者对热环境的变化越敏感;被试者的热中性温度随高宽比增大而减小,即趋于扁平的建筑中被试者的热中性温度越高.这对建筑设计和空调节能都具有一定指导意义.     

客滚船住舱气流组织的数值模拟研究

基于长江航线的工况对客滚船提出了人员住舱的空调系统方案。在此基础上,基于Airpak软件研究了客滚船住舱气流特性。其次,基于气流组织分布的评价指标,对夏季和冬季工况下客滚船舱室舒适性进行评价分析。最后,通过能量利用系数值,给出经济性好的空调系统方案。研究结果表明:①辐射空调系统能够在全工况下营造舒适性更高的室内热环境,相比于常规空调系统,其表征热舒适性的PMV-PPD(predicted mean vote-predicted percentage of dissatisfied)值完全满足ISO7730规范的要求,且热环境舒适度均匀性更高;②辐射空调系统送风得到了充分的利用,经济性好。     

热湿环境工位辐射空调加桌面风扇热舒适实验研究

为了研究热湿环境中工位辐射空调加桌面风扇供冷方式下的人体热舒适情况,采用环境测量和主观问卷相结合的方式,在环境背景温度分别为26℃,28℃和30℃(相对湿度80%)的人工环境实验室内测试了24名受试者的整体热感觉、热舒适、热可接受度和热期望.结果表明,热湿环境中,工位辐射空调加桌面风扇供冷方式能显著改善处于热湿环境中的受试者的热舒适情况,但在26℃时,其效果并不明显.虽然背景环境参数超出了舒适范围,在工位辐射空调加桌面风扇供冷方式下,受试者的热感觉随着时间的增加逐渐趋于中性,且室内环境温度达到30℃(相对湿度80%)时,仍有超过80%受试者表示可接受其所处环境.因此,工位辐射空调加桌面风扇的供冷方式有效地扩展了夏季室内舒适温度范围.工位辐射空调加桌面风扇供冷方式的研究为非中性环境中维持人体热舒适和降低建筑能耗提供了新的途径.     

蓄能型太阳能溶液除湿蒸发冷却空调系统研究

以实验的方法对采用填料塔式再生器的溶液除湿蒸发冷却空调系统的再生性能进行研究,得出了再生器热源温度在55.5 ℃工况下的传质系数和热源温度对出口参数有影响的结论.同时发现传质系数平均值约为0.32 mg/(m2·Pa·s),根据实验数据提出提高填料塔式再生器再生性能的方法.同时提出一种蓄能密度高的相变潜能蓄能模式,并在理论上对其进行定量分析,结果表明该种蓄能模式的蓄能密度一般在1 000 MJ/m3以上,这表明该蓄能方法比常规蓄能方法更为有效.     

地板送风空调系统静压箱热衰减特性

为研究地板送风空调系统中地板静压箱的热衰减特性,首先提出静压箱的热衰减系数的概念,该系数可以用来反映整个房间的得热量中传入静压箱的比例,而该部分传热量正是造成静压箱内产生热衰减的直接原因.然后,通过实验得出地板静压箱内的温度分布特性,并结合盒形图分析影响静压箱热衰减特性的主要因素.最后,得出送风温度、送风量和送风末端形式等因素对静压箱热衰减特性的影响规律.研究结果表明:地板静压箱内的热衰减随着送风温度的升高或者送风量的降低而降低.另外,与采用旋流散流器的地板送风空调系统相比,系统采用多孔板或格栅板作为送风末端时,静压箱的热衰减现象将明显减弱,但静压箱的热衰减系数的变化规律却基本相同.     

动态辐射热环境对人体生理与热反应的影响

为了探索辐射空调形式下温度突变对人体热舒适的影响,给控制调节辐射空调系统提供一定的参考,通过人工气候室营造偏凉-中性温度突变环境,开展了对流、辐射地板与辐射吊顶三种不同空调形式下,20名受试者的整体-局部主观热感觉、热舒适投票以及皮肤温度等生理参数随时间的变化研究 . 根据生理参数测量结果显示,突变到中性温度的辐射热环境中皮肤温度存在滞后现象且动态辐射热环境下人体交感神经表现得更为活跃;由主观问卷分析得出,动态辐射热环境下受试者舒适感及热愉悦感更佳,主观热感觉出现心理超前现象,其中动态辐射地板的优势更为突出;背部、小腿、足部对于瞬态热刺激最敏感,可用于热感觉预测. 最后,根据人体平均皮肤温度随时间变化规律,建立了基于修正的Knothe时间函数相关预测模型,量化了三种工况下人体生理调节的响应特性;根据人体平均皮肤温度及其变化率与平均热感觉的变化规律,建立了三种工况下的热感觉预测模型,简化了动态环境下人体热感觉预测的求解过程.     

住宅辐射制冷-独立新风空调系统 负荷比的多目标优化

为实现辐射制冷-独立新风空调系统负荷比的多目标优化,引入了BES-CFD耦合仿真方法,以长沙市某应用辐射制冷-独立新风空调系统的住宅房间为研究案例,同时研究了不同的送风温差和不同负荷比下的系统能耗及室内热环境,从节能、热舒适和运行安全性的角度,分析了最佳负荷比范围. 结果表明：考虑系统节能性时,不同送风温差的最佳负荷比范围分别为：46%~85%（4 ℃）、16%~85%（6 ℃）、3%~85%（8 ℃）,且送风温差较大时更节能. 从热舒适角度分析,最佳负荷比范围分别为：20%~72%（4 ℃）、16%~59%（6 ℃）、3%~50%（8 ℃）,较小的送风温差具有更大的负荷比调节区间. 各工况下顶板与地板壁面温度均高于近壁面空气露点温度,无结露风险. 综合考虑节能性、舒适性及安全性的最优负荷比宜取：46%~72%（4 ℃）、16%~59%（6 ℃）、3%~50%（8 ℃）.     

过渡季节VAV空调系统送风温度的优化控制策略

变风量空调系统中,如何在良好室内空气品质与节能之间进行权衡一直是研究的难点．通过对多区域变风量空调及其控制系统进行分析研究,按照ASHRAE通风标准对新风量的要求,针对混和送风系统提出并在Tmsys仿真平台上分析了送风温度优化控制方案在不同负荷条件下的控制效果．研究结果表明,室外新风温度低于室内温度设定值时,送风温度的设定值受到设计风量和运行时刻各个空调区域风阀开度大小的限制．当过渡季节早晚的新风温度低于室内设定温度的工况时,若将送风温度由13℃升高到16℃,不但可以减少2．8％的空调系统能耗,而且有助于改善空气品质．     

非均匀环境下不同空调形式对人体热舒适的影响

通过对20名受试者在不同空调形式（对流空调、辐射地板空调、辐射吊顶空调等）及个人舒适系统(Personal Comfort System)多工况下生理参数和主观反应的实验研究,得到冬季辐射和对流换热形成的非均匀环境对人体热舒适的影响,同时建立了不同工况下考虑局部影响权重的人体热感觉评价模型。结果表明：①不同空调形式下局部热感觉对整体热感觉影响权重不同;②三种空调形式下不使用PCS时远窗侧人员最冷部位（足部）热感觉投票值均高于近窗侧,全体人员足部热感觉投票值在辐射地板空调中最高。使用PCS可提升局部热感觉和热舒适,局部热感觉提升最显著部位分别是肩胛部（对流）、腹部（辐射地板）和大腿（辐射吊顶）;③此外,PCS可以降低人员期望温度（Preferred Temperature,PT）,在辐射地板组合PCS时期望温度变化最大。     

带喷射器的跨临界CO_2车用空调系统实验研究

在焓差实验室中研制了一套车用二氧化碳(CO_2)喷射制冷空调系统,在标准汽车空调性能实验台上对不同工况参数下的CO_2制冷系统性能进行评估,并对比分析了CO_2喷射制冷系统的性能优势.研究结果表明:车用CO_2喷射制冷空调系统制冷量与车用CO_2常规制冷系统制冷量相当;增大室内侧风量与提高压缩机转速能够有效提升CO_2喷射制冷系统的制冷量,喷射器在不同工况下能够提升系统能效比(COP) 1.65%～12.60%;室外温度对车用CO_2喷射制冷系统的性能影响显著,该系统在高温环境下会出现明显的性能衰减.     

中央空调系统中结露问题及解决方法

在空调系统运行中总会或多或少地出现结露冷凝问题,虽然此问题不会造成太大的事故,但会造成系统冷量的损失,加大运行费用成本,而且久而久之结露凝水问题,会破坏室内吊顶以及室内物品,严重时甚至使吊顶塌下(吊顶材料多是石膏板、硅酸板等经不住水泡)。本文拟对空调系统运行中的结露及凝水问题进行总结、给出解决方法。     

一种金属辐射板供冷能力的计算及其性能分析

辐射空调系统要求辐射传热组件的表面温度必须控制在露点温度以上以防止结露,这限制了其供冷量,导致辐射冷量不足。为此,本研究提出一种具有单位面积热流大、供冷量充足、换热系统简化(省去混水中心)等特点的新型的带有接水盘的金属辐射板,以期实现大温差供冷/供热。文中通过分析该新型铝板辐射板的结构参数和传热特性,建立简化的传热数学模型来估算其供冷量,并用实验验证了该模型的可靠性。结果表明,辐射板供冷量的计算结果与实验结果之间的误差在3. 8%以内,辐射板表面温度的计算结果与实验结果之间的误差在3. 6%以内。通过实验和模型计算得出辐射板总供冷量在120～160 W/m~2,总供冷能力远大于其他类型的冷辐射顶板。辐射板上表面供冷量占总供冷量比例约为80%,表明了辐射板上表面在大温差供冷条件下可实现了强供冷能力。室内0. 1～1. 7 m的垂直温度梯度小于1. 3℃,室内具有良好的舒适性。所构建的数学模型适用于分析含有接水盘的辐射板结构,可为大温差辐射板的设计和应用提供了参考依据。