基于驾乘人员热感觉的车内空调送风参数设计

由于车内热环境的高度不均匀性,适用于均匀热环境的平均热感觉（PMV）评价方法无法对乘员热舒适状态做出客观评估。等效均匀温度（EHT）评价方法则考虑了不均匀热环境对人体的影响。通过建立计算流体力学（CFD）与人体热调节模型的耦合模型,采用最优拉丁超立方设计法,建立乘员舱空调送风参数和太阳参数与EHT和PMV等参数之间关系的近似模型。基于两种评价方法,通过序列二次规划优化算法（NLPQL）,对不同热舒适需求下的送风参数进行设计。对比两种评价方法所设计的送风参数下,人体平均皮肤温度、人体与车内热环境的潜热/显热交换量等参数的区别。发现同一热舒适需求下,相较于PMV评价方法,基于EHT评价方法设计出的送风状态更偏向高风温及高风速。     

客车空调气流组织的改进及模拟分析

对客车空调回风系统进行了改进，首次提出将回风口由中间一个改为前后2个，并用κ-ε两方程紊流模型和壁面函数法建立了相关的气流组织计算模型，对改进前后车内的温度分布情况作了数值模拟和分析比较．结果表明：改进后的回风系统使车内的气流组织以及温度分布情况得到明显改善，前后两端的温度显著下降(约降低2K)，中部温度略有上升；在送风温度同为289．15K时，车内平均温度较改进前降低约0．5K，且乘客头部与足部区域之间的温差较改进前也有所降低．因此，对于改进前后同样的车内温度，改进后可以提高送风温度，从而降低系统能耗，还能够满足更大区域内乘客的舒适性要求。     

不同送风参数对地板送风系统性能的影响

为了得到地板送风系统理想的送风参数,首先通过正交实验研究不同送风参数对地板送风系统房间温度分布、热舒适性和空气品质的影响,然后采用控制变量法进一步研究送风温度和速度对系统性能的影响,最终通过Energy Plus能耗模拟软件计算得到供冷工况下热分层良好、舒适性较好且能耗较低的理想送风参数.实验结果表明:当旋流风口到人体的距离为0.7 m,送风温度为18~20℃,送风速度在1.2~1.5 m/s时,室内热分层较好,能够满足人员热舒适性和空气品质的需求.对不同送风参数下运行特性与能耗影响的模拟计算表明:在理想送风参数范围内,当送风温度为18℃、送风速度为1.2 m/s时,地板送风系统不仅可以保持较好的热舒适性和良好的热分层,同时还具有较低的能耗.     

铁路客运站候车厅冬季供暖系统优化分析

建立铁路客运站候车厅的数学物理模型,并采用实测数据对物理模型进行验证;运用数值模拟的方法,对比分析候车厅冬季最不利工况下,采用分层空调、地板辐射结合喷口送风和地板辐射结合通风柱送风共3种供暖方案下候车厅的室内热舒适性和空气品质。研究结果表明:单独使用分层空调系统时,候车厅室内出现了严重的"热气上浮"现象,非空调区域囤积有大量热量,难以满足室内舒适性要求,并造成能源的大量浪费;采用辐射地板与送风相结合的供暖系统,能得到较均匀的温度场分布,人员活动区垂直方向温差较小,有利于改善冬季空调"头暖脚凉"的不舒适感,并且大大减少了因对流换热造成的热损失,其供暖能耗可降低20%左右。     

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。     

辐射供冷空调系统下的人体热舒适性研究

为了深入研究辐射供冷空调系统下的人体热舒适性,对辐射供冷空调系统的传热机理进行了分析,合理简化了人体热平衡方程,获得了人体显热散热量、辐射对流散热量比与热舒适性的关系。实验及数值模拟结果表明:在辐射供冷空调系统下,人体热舒适性指标(PMV)与人体显热散热量之间具有较好的线性关系,利用该线性关系,可从人体热平衡的角度直接对人体热舒适性进行评价;人体辐射对流散热量比与热舒适性指标之间没有明显的相关关系,即人体辐射对流散热量比对热舒适性没有影响。因此,在保证人体热舒适性的基础上,可以通过提高人体辐射对流散热量比,即使辐射供冷空调系统具有较大的辐射末端面积、较低的辐射末端温度或较高的送风温度,从而达到建筑节能的效果。此项研究可为辐射供冷空调系统的热舒适性评价及系统设计提供参考。     

大型客机座舱空调通风实验平台搭建及实验研究

为了研究稳态边界条件下大型客机座舱内空调通风气流组织分布,利用一架退役但功能完备的全尺寸真实MD-82型飞机建立了一个座舱空气环境实验测量平台.设计了恒温地面式空调机组为飞机座舱输送空调新风,该机组送风参数满足乘客热舒适性要求并保持恒定,同时飞机蒙皮外表面覆盖两层闭孔海绵保温材料,避免大气温度及太阳辐射对机舱内壁面温度的影响.设计了一套发热假人模型系统,用于模拟座舱真实人体散热情况下的空调工况.利用热球风速仪和超声波风速仪测量了机舱送风速度边界,利用标准水银温度计和热成像仪拍摄获得机舱热边界,为CFD模拟提供精确的边界条件.对送风条缝测量发现,机舱送风非常不均匀.     

青藏线空调列车室内气流组织的沿线变化数值分析

以青藏线25T型空调列车为研究对象,为获得运行过程中车外环境对车内气流组织的影响特征,采用湍流Realizable k-ε模型对列车途经各主要站点时车内流场和温度场进行了数值分析。结果表明：太阳辐射对车内温度场的影响显著,送风参数随车外环境参数的变化而变化的空调模式对于确保高原列车室内舒适性意义重大。不同送风工况下的车内温度场和速度场之间的耦合作用导致车内不同位置的舒适性有所差别。同时,讨论了不同车外环境条件下各送风工况之间的转换问题,对现有空调系统的功能改进提出了更高的要求。     

家用热泵空调送风方式对热舒适性的影响

为研究家用热泵空调送风方式对热舒适性的影响,在人工环境实验室内测试了中送风、下送风和分布式送风的环境参数,并对15名受试者的热感觉和热舒适进行了问卷调查.实验结果表明:初始背景温度为0℃时,分布式送风可快速、均匀地提升人体各部位的空气温度,受试者的整体热感觉以及整体热舒适上升最快,受试者的热舒适性可得到显著改善;室内热环境稳定后,分布式送风温度均匀度最小为1.9℃,在送风区域内的受试者各部位感觉较暖,局部热感觉差异最小,且其他位置的受试者都不觉得冷;稳态局部热感觉与整体热舒适的拟合结果表明,足部热感觉对整体热舒适影响显著,下送风与分布式送风垂直温差小于3℃,在送风区域内,可以明显提升人体足部的热感觉,约75％的受试者对热环境表示满意.综合环境参数测试及问卷调查的结果,分布式送风热舒适性的综合效果最好.     

冷却顶板与置换通风复合空调系统的热舒适性分析

为研究冷却顶板与置换通风复合系统(CC/DV)的舒适性,通过对送风温度、垂直温差、吹风感以及平均辐射温度等几个影响人体舒适性的参数进行分析。研究结果表明:冷却顶板与置换通风复合系统具有较小的垂直温差,能有效降低吹风感风险,并具有均匀的辐射温度,这有助于提高人体舒适性;与传统的空调系统相比,冷却顶板与置换通风系统是一种兼具节能和舒适性的新型空调方式,能有效结合冷却顶板较好的热舒适性和置换通风良好的空气质量的优点。     

壁挂式空调非定常送风模式的数值模拟

为研究壁挂式空调的非定常送风对室内热舒适性的影响,以某小型多人办公室为研究对象进行送风射流流动的数值模拟研究。针对送风模式,考虑了定常流水平送风、方波水平送风、三角波水平送风和正弦波脉动+扫掠送风4种模式,并对比了人员活动区域的温度及风速的均匀性与降温速率,以及冷气射流的空间分布规律。结果表明：采用方波和三角波的非定常水平送风模式与定常水平送风模式相比,可在人员区域形成更均匀的温度场和更低的平均风速,从而改善热舒适性。但是三角波和正弦波送风会导致冷气在出风口堆积,甚至吸入回风口,导致整体降温速率降低。     

汽车车内环境的调节与智能控制

随着我国经济水平的提高和汽车工业技术的发展,家用汽车车内环境的要求越来越高。为了提高舒适性和安全性,不但要对热环境参数进行控制,而且要对车内空气成分实施调节与控制。现有汽车的空调系统仅能对车内的热环境参数实施一定的控制,已不能满足要求。本文将模糊控制理论应用于车内温度、湿度的控制;并且对汽车排放有害气体的检测与超量报警控制进行了研究。     

SARS传染病房内热舒适性研究

对自然通风、机械通风方案及传统的空调方案室内热舒适性进行了分析,并提出两种新的空调设计方案,采用数值模拟方法,对这五种方案的室内三维湍流流动和传热进行了研究,得到了SARS传染病房内不同通风方案的室内热舒适性指标PMV值分布情况,通过比较、分忻,给出rSARS传染病房内合理的通风方式,指出合适的温度和合理的空调送风方式其热舒适性和排污能力较好．认为要改善热舒适性,必须安装全新风空调系统,且须考虑服装热阻的影响．     

空调硬卧车内气流组织的数值模拟研究

空调车内气流组织研究是车厢内热环境控制的基础，合理的车内气流组织可有效地改善乘客的冷热舒适性。采用k-ε湍流模型对25K型空调硬卧车内气流组织进行了数值模拟，研究了不同送风方式和送风参数下车内空气流场和温度场分布规律，并与实验结果进行了对照，两者基本一致。研究结果对于改善硬卧车内人体冷热舒适性提供了理论依据，对车内气流组织优化设计有指导意义。     

送风速度对夏热冬冷地区办公室供暖效果的影响

夏热冬冷地区在空调系统设计中一般以夏季工况为主,故可能造成冬季供暖能耗浪费且室内温度无法满足人体热舒适要求.针对上海一实际办公室在不同送风速度下对冬季室内热环境进行了实测.实测结果表明:夏热冬冷地区建筑窗墙面积比过大和送风参数的不当设置,使送风热量难以到达人员所在空间,导致室内上部与下部空间温差过大和加热过程中存在能源浪费.尽管提高送风速度不能彻底解决人体头-足温差过大的问题,但可以减小因温度分布不均匀造成的热负荷增加量,改善人体热舒适和实现节能效应.     

空调客车内气流分布的人体热舒适性研究

采用k-ε湍流模型和贴体坐标,应用整体求解法计算车室内气固耦合传热问题,应用Monte Carlo法分析计算太阳辐射在车室内固体表面引起的附加热流变化,研究空调客车室内空气流动速度和温度分布规律及热舒适评价指标(Predicted mean vote-predicted percentage of dissatisfied, 即VP和PD)分布状况.研究结果表明:靠窗侧座椅区VP绝对值较小,但PD较大,有吹冷风感, 从热舒适性出发,空调送风速度不应大于2 m/s;车室内靠走廊座椅区和走廊区的VP的绝对值小于0.5,而PD小于10%,能满足大部分乘客的热舒适性要求;车厢前部区域温度偏高,对人体热舒适不利.     

基于Airpak的夏季空调室内热环境数值模拟研究

基于Airpak软件,选用室内零方程湍流模型对一夏季空调办公室内热环境进行了三维数值模拟,得到室内气流组织下的流场、温度场分布.采用PMV-PPD与空气龄指标对室内人员热舒适性及空气品质进行了评价,并通过测试室内温度、风速参数,验证了数值模拟结果的准确性.研究表明:对于分体式空调器房间,气流组织分布与空调器的安装位置、室内设备的摆设以及室内人员的分布有关,不同的气流组织将形成不同速度场和温度场.室内温度场分布在水平方向比较均匀,在垂直方向产生明显的温度分层;室内零方程湍流模型能准确快速模拟空调通风房间气流组织分布,PMV-PPD与空气龄指标能对人体热舒适及空气品质进行数值预测与评价,为房间空调器送风温度、速度参数的合理设定提供参考依据;热环境数值模拟对空调系统的气流组织设计、运行调节具有重要的指导意义.     

送风方式对空调室内环境和系统节能性影响的试验研究

比较了混合通风、置换通风、地板送风和碰撞射流通风这4种送风方式的特点,利用试验方法实测了这4种方式下空调房间的室内温度、气流速度和CO2质量浓度分布,讨论了室内热环境特点的异同,对比分析了4种送风方式下室内热舒适性、污染物分布特征,并对送风能量利用情况做了估计.     

基于空调车厢内气流分布的人体热舒适研究

利用带浮升力效应的K—ε湍流模型对空调硬座车内三维素流流动和传热进行了数值模拟。将人体散热和太阳辐射作为能量方程的附加源项,采用有限容积法将计算区域离散为均匀网格,用SIMPLE算法求解离散控制方程,研究了空调硬座车内空气流动速度、温度及热舒适性评价指标PMV分布规律。研究结果为空调车内气流组织的优化设计提供依据,对改善车厢内人体热舒适环境具有指导意义。图7,参8。     

冬季夜间乘员舱内热环境及人体热舒适性研究

采用试验与数值模拟相结合的方法对冬季夜间乘员舱内热环境不均匀性进行了研究,得到不同送风模式下乘员舱内温度、速度不均匀度.接着基于Stolwijk人体热调节模型,采用Berkeley热舒适评价模型对乘员热舒适状态进行模拟,对比分析了2种送风方式下的人体热舒适性.最后通过对实际送风工况、基于相同送风焓值的等温送风工况以及基于驾驶员前方等效来流的均匀热环境工况的研究,发现在不均匀热环境下人体更易处于不舒适的状态.