毛细管辐射末端装置的热舒适性研究

针对目前新型的毛细管顶板辐射采暖与独立置换式新风结合的新型空调末端装置,建立了房间内顶板辐射传热模型和毛细管顶板辐射采暖与独立置换式新风空调末端模型,以用于求解室内温度场和相对湿度场,评价室内的热舒适性。数值模拟结果表明顶板毛细管辐射采暖和置换式新风系统作为一种新型的空调末端形式可以带来较高的热舒适性。     

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.     

空气载能辐射空调末端系统辐射传热简化算法研究

空气载能辐射空调末端系统是近年来出现的一种以空气为载能媒介,孔板为末端的新型辐射末端系统.为了研究孔板末端的辐射传热特性,本文通过建立房间稳态传热模型,基于传热学基本理论,首先分析了以金属平板为辐射末端的顶板辐射空调系统中,顶板与各围护结构表面间不同温差下的辐射传热特性,并在此基础上进一步分析了空气载能辐射空调孔板末端的辐射传热问题,最终得到一个孔板辐射简化传热公式.通过实验验证,该方法具有足够的合理性和可靠性.     

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。     

不同散热末端下直膨式热泵供暖系统热舒适性的实验与模拟研究

采用实验和模拟的方法,对不同散热末端下直膨式空气源热泵供暖系统的热舒适性进行研究。通过实验对比研究采用新型热虹吸散热末端的直膨式空气源热泵(direct expansion air-source heat pump using thermosiphon radiator,DE-HP-T)与传统热风空调散热末端时,直膨式空气源热泵供暖系统的室内空气温度分布特征,重点分析系统启动阶段的动态热环境变化差异;在验证模型的可靠性后,通过数值模拟的方法对直膨式空气源热泵耦合不同末端供暖时,室内的非均匀稳态热环境进行研究分析,并采用等效温度指标对人体局部及整体的热舒适性进行评价。结果表明,DE-HP-T系统在启动阶段室内空气温升速度较快,可达到10.8℃/h,略小于传统热风空调系统的13.8℃/h;但与传统热风空调系统相比,DE-HP-T系统可以避免人体头脚温差过大以及"冷辐射"所造成的热舒适问题,有效提高人体小腿及脚部的热舒适性,具有更加舒适的整体热感觉。     

空气载能空调房间输入( )算法及系统( )成本应用分析

通过分析辐射孔板的传热特性,结合金属辐射板和对流型空气处理末端的分析方法,提出了空气载能辐射空调房间的输入计算方法,并且基于成本分析法,建立了空气载能辐射空调系统的成本分析模型.在满足人体热舒适要求的前提下,以单位成本为评价指标,对空气载能辐射空调系统、毛细管辐射空调系统和分体式空调加地暖系统进行成本分析.研究发现:运用于办公建筑时,毛细管辐射空调系统的各单位成本高出空气载能辐射空调系统1～3倍;运用于住宅建筑时,分体式空调加地暖系统全年的产品单位成本为空气载能辐射空调系统的1.2倍.研究表明空气载能辐射空调系统的总体经济性更好,该研究结果对空气载能辐射空调后期在工程上的实际推广应用具有一定的指导意义.     

射流角和质量流量比对涡轮端壁气膜冷却特性的影响

为了提高实际燃机涡轮端壁的气膜冷却效率,对某航空发动机涡轮静叶端壁的气膜冷却特性进行了数值模拟研究。首先采用实验结果对湍流模型进行了校核,并验证了所研究模型的网格无关性,在此基础上研究了端壁离散气膜孔的气膜冷却特性,并采用给定实验端壁热流输入条件计算了整个端壁的换热特性;分析了5种冷气质量流量比(1.4%、2.1%、2.7%、3.1%、3.8%)和5种气膜冷气射流角度(20°、25°、30°、35°、40°)下端壁离散气膜孔的流动特性、气膜冷却特性以及换热特性。计算结果表明:相同射流角(40°)条件下,冷气质量流量比为1.4%时,端壁平均气膜冷却效率达到0.21;继续增大冷气质量流量比会导致气膜脱离端壁表面,使得端壁整体的气膜冷却效率下降;随着冷气质量流量比增加,叶栅通道总压损失增加,强化了气膜孔出口处的气流掺混,增加了换热效率;受到端壁二次流以及原有气膜孔结构的影响,气膜冷气射流角度为20°时冷却效果最佳,在相同质量流量比(1.4%)条件下,端壁平均气膜冷却效率达到0.27;减小射流角度对端壁表面换热强度改变较小。     

辐射诱导空调系统运行和结露特性实验研究

为了研究辐射诱导与送风结合的复合空调系统的防结露性能和各工况下相应的控制策略,从理论上分析了室内末端辐射诱导器的开孔辐射板表面结露和对流的特性.通过实验得出了辐射诱导器在不同工况下出现结露时的结露速率和传质系数,并测试了不同工况下室内热环境达到稳定状态所需时间和响应性能.通过理论分析和实验结果发现,辐射诱导器的结露特性受一次风量和温度影响,且传热传质类比适用于结露工况,得出了结露速率与传质系数与一次风工况之间的关系.室内热环境达到稳定状态后,影响辐射板换热性能的主要是一次风温度.若出现结露,一次风量越大,则结露速率越高.系统的启动时间和响应能力大幅度优于传统辐射空调系统,且受一次风量影响较大.辐射诱导空调系统具有优于传统辐射空调系统的防结露性能,若出现结露可在维持一次风温度以保持换热量的同时对一次风量进行控制,启动阶段采用较大一次风量时室内热环境能更快稳定.     

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.     

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。     

辐射耦合空调系统的局部热舒适实验研究及仿真分析

为研究辐射冷板与独立新风耦合系统下人体局部热舒适,以长沙某住宅小区某用户房间为研究对象,进行了实验研究;并对该热环境相关参数进行仿真分析。通过实测数据与仿真数据对比,从辐射温度不对称、室内气流分布、人体垂直温差和地面温度四个方面定量分析了辐射耦合空调系统的热舒适环境。同时,通过多表面模型与离散坐标模型模拟结果的对比,分析了两种辐射模型的适用性。结果表明:在采用辐射冷板+独立新风空调系统而且空间包含人体热源的情形下,DO辐射模型的仿真结果更接近实验测试结果;室内测试及仿真结果符合ASHRAE对局部热舒适的标准要求;利用CFD仿真方法可以对局部热舒适进行较准确的分析。     

装配式辐射供冷顶板性能的数值模拟

为提高装配式辐射供冷顶板的性能,建立了一种采用空气层进行热量交换的装配式辐射供冷顶板的数学模型,应用CFD(computational fluid dynamics)技术,数值模拟了耦合冷冻水管辐射顶板空气层的流场和温度场,分析了不同空气层厚度和不同供水温度对辐射顶板热特性的影响.数值模拟结果表明:空气层内由于温度差引起自然对流,辐射板内通过辐射,对流和导热的传热方式,使辐射板表面温度分布更均匀.在保证辐射板表面最低温度高于室内露点温度的条件下,随着空气层厚度和供水温度的增加,辐射板的表面平均温度升高,供冷能力下降.空气层厚度和供水温度的增加或减小会降低辐射板表面温度分布的均匀性.     

城村古建民居的建筑物理环境测试与分析

针对福建省武夷山市城村的古建民居,分别在冬季和夏季进行了室内外建筑物理环境测试.测试内容包括村落室外气象参数、室外风环境、室内热环境和室内光环境等.测试结果表明:城村的主街巷道全年风速适宜,热环境良好.冬季民居大厅白天较舒适,在夜晚偏冷,而卧室全天较为舒适.夏季民居大厅和卧室在夜晚较舒适,而在白天偏热.全年的室内空气湿度都比较高,不利于人体的热舒适.室内平均风速很低,基本无风压和热压通风.大厅采光较为充足,而卧室采光严重不足.相比民居,新宅大厅气温在夜晚较高,新宅卧室气温全天明显较高,而空气湿度则相对较低.针对测试结果,提出了城村民居的改造方案.     

静压箱对地板送风气流组织与温度分层的影响

研究了地板送风系统在办公室的应用效果,重点考虑了静压箱对室内空气流动和热力分层效果的影响.首先通过现场实测得到有静压箱存在时室内的实际温度分层效果,然后采用数值模拟的方法定量分析了静压箱内得热对室内热环境的影响.发现静压箱内的空气温升承担了约40%左右的室内冷负荷,导致送风温度偏高,室内温度分层特性衰减,人员工作区整体温度升高,增大送风量会进一步减小竖直温度梯度.应当重视静压箱对室内热平衡和流场、温度场的影响,做好架空地板的防漏和保温措施,才能充分发挥地板送风的优势.     

Indexes of Indoor Thermal Environment with Asymmetrical Radiant Field

The main features of top-floor rooms with natural ventilation are identified by investigating indoor thermal environment in summer season. One is high indoor air temperature, for this reason the indoor climate is far beyond the thermal comfort standard; the other is the inhomogeneous temperature distribution of the inner wall surfaces, and high temperature of the inner surface of the roof causes much scorching to the head of occupant. This is the characteristic of such rooms.Both features mentioned above should be considered comprehensively for the evaluation of indoor thermal environment of the top-floor rooms with asymmetric radiantfield. In order to characterize the indoor thermalenvironment of the rooms, the heat stress index, HSI and radiant heat flux reaching human head, QR should beintroduced simultaneously as thermal indexes for the indoor climate evaluation. The application of the indexes to a top-floor room is vresented and analyzed.     

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.     

云贵高原湿季室内热环境预测关系式

基于我国住宅建筑室内热环境研究的不足,以曲靖师范学院一自然通风房间为对象,对其室内温湿度、风速、墙面温度、地板温度、天花板温度、室外环境温度进行了为期半年的实地测试.对室内空气平均温度、平均辐射温度、PMV（predicted mean vote）值进行了计算.为便于快捷预测和调控云贵高原湿季室内热环境,利用线性回归分析法对PMV与平均辐射温度间的关系进行了讨论,获得了一些相关性较好的回归方程,在相似气候下对热环境预测和设计时可供参考.     

云贵高原湿季室内热环境预测关系式

基于我国住宅建筑室内热环境研究的不足,以曲靖师范学院一自然通风房间为对象,对其室内温湿度、风速、墙面温度、地板温度、天花板温度、室外环境温度进行了为期半年的实地测试.对室内空气平均温度、平均辐射温度、PMV(predicted mean vote)值进行了计算.为便于快捷预测和调控云贵高原湿季室内热环境,利用线性回归分析法对PMV与平均辐射温度间的关系进行了讨论,获得了一些相关性较好的回归方程,在相似气候下对热环境预测和设计时可供参考.     

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。