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地板送风空调房间静压箱内气流传热过程的研究

作　者: 张彪
导　师: 赵蕾
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 地板送风静压箱辐射换热送风气流温升数值模拟热分层高度
分类号: TU831
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

地板送风作为一种新型的空调送风方式,具有节能、灵活及室内空气品质良好等优点,被越来越多地应用于现代办公建筑中。但是,下送风房间地板送风静压箱内气流的温度较低,会导致地板表面温度较空调房间其他壁面的表面温度低,使得各壁面以及室内热源表面与地板表面间的辐射换热增强,传给地板表面的热量将以导热和对流的方式进一步传递给静压箱内的低温送风气流,使得送风气流温度升高,高于其设计值。为了保证室内环境的热舒适性,往往需要增大送风量。这样一来,下送风空调室内热分层高度就可能会有所的升高,致使下送风空调房间的温度效率降低。而且,由于下送风空调系统的送风温差较小,为了消除室内的余热所需要的送风量较常规上送风空调系统高,因此送风系统的风机能耗将较高,使得下送风空调系统的节能性不能得以发挥。为了确保地板送风空调系统的经济性,使下送风房间的热分层高度恰好处于工作区上方,就须较准确地预测送风气流在地板静压箱中的得热和温升,在设计阶段确定送风量时就对可能出现的温升加以考虑。因此,本文采用数值模拟的方法,针对带有地板静压箱的下送风空调办公房间的温度场和速度场进行模拟,建立了地板静压箱上表面与室内各壁面间的辐射换热的模型,并对地板静压箱内气流与室内空气间的传热过程进行了分析。得出了平均壁面温度、室内空气温度及热源条件、地板静压箱进风气流参数与送风气流在地板静压箱中温升间的关系；分析了有、无外墙,有、无外窗以及窗墙比、玻璃种类和内遮阳状况对静压箱上下表面温度分布的影响规律,得出了各壁面与地板间辐射换热量的大小随窗墙比、玻璃类型以及内遮阳状况的变化规律；并进一步考察为消除地板送风温升对室温的影响而增大送风量所引起的热分层高度升高和温度效率降低情况。结论为进一步深入研究地板静压箱气流得热对下送风空调房间动态负荷的影响奠定了基础。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题研究意义  9-10
  1.2 地板送风系统设计发展现状  10-14
    1.2.1 地板送风空调送风研究现状  10-11
    1.2.2 地板送风空调负荷计算方法现状  11-13
    1.2.3 地板送风CFD的应用  13-14
  1.3 本课题的主要工作  14-15
2 计算的理论基础  15-31
  2.1 数学物理模型简化  15
  2.2 CFD求解技术  15-22
    2.2.1 数学模型及基本控制方程  15-16
    2.2.2 分离求解器  16-17
    2.2.3 湍流模型  17-19
    2.2.4 壁面函数法  19-21
    2.2.5 辐射模型  21
    2.2.6 浮升力理论和Boussinesq假设  21-22
  2.3 太阳辐射对负荷的影响  22-29
    2.3.1 太阳辐射能的基本概念  22-23
    2.3.2 地球表面的太阳的辐射  23-24
    2.3.3 建筑表面所接受的太阳辐射  24-29
  2.4 室内的舒适性评价指标  29-31
    2.4.1 PMV-PPD指标  29
    2.4.2 PMV方程的简化计算  29-30
    2.4.3 吹风感危险率PD  30-31
3 模拟验证及分析  31-37
  3.1 已有实验情况简介  31-32
  3.2 CFD模拟以及与实验结果的对比  32-35
    3.2.1 物理模型的简化和CFD模型的建立  32-33
    3.2.2 地板送风的模拟验证  33-35
  3.3 本章小结  35-37
4 地板送风房间内热环境研究  37-65
  4.1 研究对象  37
  4.2 数值模拟  37-39
    4.2.1 计算模型的确定  37
    4.2.2 模型的网格划分  37
    4.2.3 离散格式的设置  37-38
    4.2.4 边界条件的确定  38-39
  4.3 不同方案下的模拟结果与分析  39-63
    4.3.1 相同时刻下的情况比较  39-54
    4.3.2 不同时刻下的情况比较  54-57
    4.3.3 不同窗户类型的比较  57-60
    4.3.4 各工况温度效率和热力衰减相对值  60-61
    4.3.5 相关模拟工况的舒适性评价  61-63
  4.4 本章小结  63-65
5 地板传热过程的分析  65-81
  5.1 辐射换热和导热计算方法  65-66
    5.1.1 地板与其他壁面间辐射换热计算公式  65-66
    5.1.2 通过地板导入静压箱的热量计算公式  66
  5.2 角系数的计算  66-71
    5.2.1 围护结构表面间的角系数  66-67
    5.2.2 室内热源表面与地板面间的角系数  67-69
    5.2.3 相关角系数计算结果  69-71
  5.3 各壁面与地板表面间的辐射换热量以及地板的导热量计算  71-78
    5.3.1 工况的分类  71-72
    5.3.2 各种工况的模拟结果分析和对比  72-78
  5.4 本章小结  78-81
6 研究总结与建议  81-83
  6.1 本文的工作和结论  81-82
  6.2 本文研究的不足之处  82-83
致谢  83-84
参考文献  84-86
附录  86

地板送风空调房间静压箱内气流传热过程的研究

内容摘要

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