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1、华中科技大学 硕士学位论文 冷辐射吊顶加机械送风复合系统的应用研究 姓名：鲍峰 申请学位级别：硕士 专业：供热、供燃气、通风及空调工程 指导教师：徐玉党 20090531 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘摘 要要 辐射供冷是当今较为舒适、节能的空调方式，但单纯的冷辐射吊顶不能满足室 内人员对新鲜空气的需求，且冷辐射表面容易结露。冷辐射吊顶通常与特定的机械 送风方式结合使用，冷辐射吊顶承担室内绝大部分显冷负荷，送风主要是满足室内 的新风需求及承担室内湿负荷，不同的送风方式对室内舒适性有着至关重要的作用。 本文全面介绍了与冷辐射吊顶
2、相结合的三种机械送风形式：1.置换通风、2.引射 送风、3.孔板送风。本文运用 airpak 软件对三种复合空调模型进行了模拟计算。三种 模型中冷辐射吊顶的设置完全一致，为便于比较，各种模型中的送风温度、相对湿 度、送风量也完全相同，由于系统原理有别，各复合系统的风口布置、送风方式、 室内气流组织有所不同。作者根据计算结果对室内速度场、温度场、空气龄分布方 面取特征截面进行了分析说明，并基于计算结果报告对人体周围特征点的舒适性做 了对比分析，得到不同系统由于其送风方式的不同而带来的不同的室内舒适性感觉。 在节能潜力方面，从室内空气侧冷负荷、空气输送能耗、制冷剂效率、天然冷源与 免费供冷等方面分
3、析了复合空调系统的节能潜力。 最终模拟结果表明，三种复合空调方式能够营造出良好的室内舒适感觉，置换 通风和孔板送风系统室内风速、温度分布比引射送风系统均匀，置换通风系统垂直 温差最大。三种复合空调方式在节能方面都有较大潜力，孔板送风方式尤为明显。 关键词：关键词：冷辐射吊顶 机械送风 数值模拟 舒适 节能 I 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 Abstract Nowadays, radiation cooling is the more comfortable, energy-saving air-conditioning way
4、, but single radiant cooling ceiling can not meet the indoor staff needs of fresh air, and the surface of radiant cooling ceiling is very easy to condensation. Normally, radiant cooling ceiling combined with mechanical ventilation, radiant cooling ceiling takes on most of the indoor cooling load, me
5、chanical ventilation is to meet the need of the fresh air and the indoor wet load, different methods of mechanical ventilation take a very important role on indoor comfort. This article gave a comprehensive account of the three forms of mechanical ventilation associated with radiant cooling ceiling:
6、1.displacement ventilation, 2.injection ventilation, 3.orifice-plank ventilation. In this paper, author use airpak simulating the three kinds of hybrid air-conditioning system. The setting of the three hybrid system are the same, for easy to comparison, all the hybrid air-conditioning modelsair temp
7、erature、 relative humidity、air volume are the same, due to the different principle of the three system, the opening layout、 air supply mode、indoor air distribution of hybrid systems are different. Author have analysised indoor velocity field、temperature field and the air-age distribution of especial
8、 cross-section based on calculation of the report, and analysised the comfort of feature points around human body, and then elicit the different comfortable sense of different hybrid system as a result of different air supply modes. In energy saving potential, author analysed indoor air cooling load
9、, air transportation energy consumption, efficiency of refrigerant, natural cold source and free cooling of hybrid air-conditioning systems. The ultimate results show that, the three hybrid system can create a good feeling of indoor comfort, the displacement ventilation and orifice-plank ventilation
10、 are more uniform than injection ventilation in air velocity 、 temperature distribution. The displacement ventilation system have the maximum vertical temperature difference. The three hybrid system have a great potential in energy conservation, especially in orifice-plank ventilation hybrid system.
11、 Key words：radiant cooling ceiling mechanical ventilation numerical value simulation comfort energy saving. II 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 2009 年 5 月 25 日 学位论文版权
12、使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保 密，在_年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 2009 年 月 日 日期： 2009 年 月 日 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 绪绪
13、论论 1.1 课题背景课题背景 随着人们生活水平的日益提高，对建筑物室内健康、舒适环境的要求也越来越 高。室内环境对人们的健康状况有着深远影响。空调季节，门窗紧闭，室内新风主 要靠机械送风，如果没有一个良好的室内环境，室内工作人员的健康便得不到保证。 现在有很多中高档写字楼的空调系统设计偏大，使得夏季室内温度过冷，并且由于 送风量的设计偏大，使得室内风速较大，人员有明显吹风感。室内采用怎样的空调 形式和送风方式对室内舒适性及卫生条件最为有利是广大学者关注的焦点。常规的 全空气系统和风机盘管加新风系统还存在噪音过大、冷凝水排泄不畅、室内的温度、 速度分布不均等一系列问题，这样就会严重影响室内舒适
14、性及卫生状况。 另一方面，能源问题日益突出，建筑节能备受关注。在我国，建筑总能耗约占 国民经济能耗的 27.6%，建筑能耗主要体现在冬季采暖和夏季空调用电1。空调系统 的能耗主要包括以下几个部 分：冷源设备、水泵、风机、 冷却塔及末端设备。 各部分能 耗所占比例见图 1.1 2。 空调系统分项耗电量及比重 14% 16% 9% 12%10% 39% 末端设备 空调箱风机 冷却塔 冷却水泵 冷冻水泵 冷冻机 由图 1.1 可看出，空调系 统的节能， 关键在于能否提高 冷冻机的工作效率， 能否降低 水及空气的输送能耗， 能否提 高末端设备的能量利用率。 图 1.1 空调系统分项耗电量及比重 根据暖
15、通空调行业的研究成果，现有空调系统的能耗是惊人的，如果采用节能 技术，现有空调系统节能 20%50%完全可能3。因此，研究舒适节能的空调系统的 意义就尤其重要。 辐射换热是固体和固体间的直接热交换，人员舒适性高，且能量能够被高效利 1 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 用。辐射换热的空调方式以其舒适性高、能耗低的突出优势，在种类繁多的空调方 式中脱颖而出。 冷辐射吊顶与机械送风相结合的复合空调系统是将新风经过除湿降温处理后送 入室内，既承担室内湿负荷，也满足了室内新风需求，并可以一定程度上承担室内 冷负荷。冷辐射表面直接与室内人员以
16、辐射的方式换热，极大的提高了室内舒适性， 能够营造出风速低、温度场均匀的室内环境。复合系统的风量较常规的全空气空调 系统大为减少，输送能耗大大降低。由于辐射板冷水温度较高，可提高制冷机工作 效率，且夏季室内设计温度可适当提高，节省总能耗。冷辐射吊顶与机械送风相结 合的复合空调方式虽然增加了一次性投资，但可以在保持良好的室内舒适环境的基 础上节省运行费用。 图 1.2 是加利福尼亚某办公室的常规空调系统与辐射供冷空调系 统的空调能耗对比示意图4。 前人的研究主要 围绕辐射板结合置换 通风或独立新风系统 进行， 对孔板送风方式 的研究甚少， 且没有将 各种送风方式不同的 复合系统进行对比分 析。 本课题对不同送风 方式的复合系统进行 了逐一对比分析， 在保 证建筑物室内热湿
