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体育馆空调气流组织数值模拟及节能优化研究

作　者: 高志明
导　师: 闫军威
学　校: 华南理工大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 体育馆气流组织数值模拟节能优化
分类号: TU831
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 181次
引　用: 2次
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内容摘要

体育馆类大空间建筑中，夏季空调能耗占建筑总能耗的比例较高，目前我国体育馆以多用途综合性体育馆为主，不同用途工况下观众数量变化较大，对体育馆空调负荷影响也较大，虽然现阶段我国建筑智能化控制系统能够对建筑内重点用能设备进行有效管理控制，但是难以实现针对体育馆所有使用工况的空调节能运行调节，在低人员负荷工况下，空调浪费较严重。另一方面，由于缺少针对体育馆对外开放无观众工况的空调系统节能措施，体育馆对外经营成本过高，难以实现对社会公众开放，使得体育馆利用率低，不利于我国社会公众体育事业的发展。本课题以广州大学城某综合体育馆为研究对象，采用CFD技术对体育馆比赛大厅原设计气流组织进行数值模拟，对比赛大厅内温度场、速度场不均匀区域进行优化调节，并通过实验测试验证本课题所建立模型的有效性及模拟结果的可靠性。研究了体育馆不同观众上座率工况下空调送风参数的节能优化调节。采用数值模拟技术对体育馆不同观众上座率工况下比赛大厅内温度场、速度场进行预测分析，在满足人体热舒适性—PMV-PPD指标的条件下，对不同观众上座率工况下比赛大厅空调送风参数进行节能优化。优化后，观众上座率70%工况时，比赛大厅内设定温度可提高到27℃，送风温度可提高到20℃，根据相关文献测算，空调节能率为9%；观众上座率40%工况和观众上座率10%工况时，比赛大厅内设定温度可提高到28℃，送风温度可提高到21℃，空调节能率分别为18.5%和23.2%。体育馆全年运行使用时，空调系统平均节能率为16.9%，节能效果较好。提出了体育场馆对外开放无观众工况下空调节能运行方案，并对小球工况和大球工况的体育馆运行成本进行分析。在空调节能运行模式下，小球工况每个开放时段（3小时）体育馆对外开放经营成本在600元以内；大球工况每个开放时段（2.5小时）体育馆对外开放经营成本在500元以内。过渡季节及冬季采用全新风运行模式，潮湿天气开启空调除湿，对外经营成本在300元以内。可以为各类综合体育场馆对外开放经营提供参考依据。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-20
  1.1 研究背景及研究意义  10-11
  1.2 体育馆建筑特征  11-12
  1.3 体育馆空调气流组织形式及其预测评价方法简介  12-16
    1.3.1 体育馆类大空间建筑常用空调气流组织形式  12-13
    1.3.2 空调室内空气分布预测方式  13-14
    1.3.3 热舒适评价指标（PMV-PPD）  14-16
  1.4 体育馆类大空间气流组织数值模拟的研究现状  16-17
  1.5 研究内容及技术路线  17-20
第二章体育馆空调气流组织 CFD 模拟及改进  20-42
  2.1 体育馆及其空调系统简介  20-23
  2.2 Airpak 软件简介  23-24
  2.3 CFD 仿真模型的建立及求解过程  24-30
    2.3.1 几何模型  24-26
    2.3.2 室内空气流动基本特征及其简化  26-27
    2.3.3 边界条件设定  27
    2.3.4 网格的划分  27-28
    2.3.5 求解过程  28-30
  2.4 数值模拟结果及分析  30-35
    2.4.1 温度场  30-33
    2.4.2 速度场  33-35
  2.5 气流组织改进  35-36
  2.6 实验测试  36-41
    2.6.1 测试目的及内容  36-37
    2.6.2 测试方案及仪器设备  37-38
    2.6.3 测试结果与 CFD 模拟结果对比分析  38-41
  2.7 本章小结  41-42
第三章基于热舒适性的体育馆空调送风参数节能优化  42-66
  3.1 不同工况空调送风参数  42-59
    3.1.1 上座率 100%工况  43-47
    3.1.2 上座率 70%工况  47-53
    3.1.3 上座率 40%工况  53-57
    3.1.4 上座率 10%工况  57-59
  3.2 节能效果分析  59-60
  3.3 空调送风参数优化方案可行性验证  60-65
    3.3.1 数值模拟结果  61-64
    3.3.2 实验测试结果  64-65
  3.4 本章小结  65-66
第四章对外开放工况空调节能运行及成本分析  66-74
  4.1 小球工况空调节能运行  66-70
    4.1.1 送风状态参数确定  66-69
    4.1.2 空调节能运行方案及成本分析  69-70
  4.2 大球工况空调节能运行  70-73
    4.2.1 送风状态参数确定  70-72
    4.2.2 空调节能运行方案及成本分析  72-73
  4.3 本章小结  73-74
结论与展望  74-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期间取得的研究成果  80-81
致谢  81-82
附件  82

体育馆空调气流组织数值模拟及节能优化研究

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