大换气量房间冬季室内热环境舒适性与节能效应研究

【摘要】： 房间换气次数的增加势必导致供暖房间能耗加大，顶棚辐射、散热器和热风等三种采暖方式由于供暖机理不同，形成的室内热环境特征不同，通风换气时产生的通风热损失也有所区别，为了提高大换气量房间的供暖节能效果，必须对不同供暖方式在大换气量情况下的热舒适性与节能效应进行研究。本文通过实测、理论分析与数值模拟结合的方法，讨论了现有供暖方式在卫生要求较高的工业厂房和民用公共建筑中的适用性。 实测结果表明，尽管冬季供暖通风带走大量热量，但对墙体壁面温度影响较小。顶棚辐射供暖墙体具有一定蓄热能力，使其节能性优于散热器供暖和热风供暖。在相同的能耗条件下，辐射供暖比散热器供暖和热风供暖的PMV值要高。此外，三种供暖方式的室内空气温度垂直分布规律与封闭房间内的情况差别较大，房间通风量较大时，人体活动区域内沿高度方向三种采暖方式产生的空气温度变化基本相同。可以认为，大换气量房间空气温度垂直分布状况主要与通风气流组织有关，而与供暖方式无关。 实测还指出，当通风量一定时，如何保证人体热舒适度不变而减少室内外气温差将成为大通风量房间节约采暖能耗的关键，本文结合围护结构传热机理，在对三种方式的能耗状况进行理论分析的基础上，提出了换气次数的节能临界值，若换气次数高于此值，则辐射供暖是较好的选择，否则，散热器供暖是较好的方法。 结合对实测数据的分析，本文对大通风量房间不同供暖方式下室内温度场和PMV分布进行了数值模拟。对三种供暖方式在不同换气次数条件下的温度场和PMV分布模拟结果显示，大换气量将造成室内一部分区域的不舒适性。分析结果后认为，PMV和室内温度分布是评价大换气量房间不同供暖方式室内热环境的重要参数，在这类房间中，辐射供暖和散热器供暖将各有优点，而热风供暖则是一种不宜采用的供暖方式。 【关键词】：大换气量 室内热环境 热舒适 供暖方式 节能效应
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TU111.4
【目录】：

• 主要图表11-13
• 主要符号表13-15
• 第一章 绪论15-17
• 1.1 本课题的研究背景和意义15-16
• 1.2 本课题主要研究内容16-17
• 第二章 室内热环境研究状况与评价方法17-27
• 2.1 热舒适的评价17-19
• 2.1.1 热舒适的研究概述17-18
• 2.1.2 国际上流行的热指标18-19
• 2.2 热舒适性评价指标的选用19-22
• 2.2.1 环境的平均辐射温度MRT19-21
• 2.2.2 人体热舒适方程和PMV-PPD指标21-22
• 2.2.3 不对称辐射对热舒适性的影响22
• 2.3 热舒适与室内空气品质22-24
• 2.3.1 换气量的确定标准23
• 2.3.2 供暖所应达到的换气次数23-24
• 2.4 大换气量房间的热舒适性研究方法24-26
• 2.4.1 实验方法25
• 2.4.2 微分方程数值解方法25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 不同换气量房间冬季室内热环境实测27-38
• 3.1 实测内容及仪器设备27-33
• 3.1.1 实验台介绍27-28
• 3.1.2 实验仪器与设备简介28-31
• 3.1.3 测点布置31-33
• 3.2 实测数据及整理33-37
• 3.2.1 实验过程中天气变化情况33
• 3.2.2 换气次数的测定33-35
• 3.2.3 三种供暖设备供热量的确定35-36
• 3.2.4 实室内外空气温度与房间MRT的确定36-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第四章 实验结果与理论分析38-57
• 4.1 实验系统影响因素的分析38-39
• 4.1.1 实验数据的可靠性分析38-39
• 4.1.2 供暖过程阶段的划分39
• 4.2 室内外实测温度特性分析39-45
• 4.2.1 日照强度对室内热环境的影响39-42
• 4.2.2 室内外温差的影响42-45
• 4.3 不同换气量下各供暖方式的实际供暖效果分析45-51
• 4.3.1 不同供暖方式的室内热环境特征45-46
• 4.3.2 不同供暖方式的预热效果分析46-48
• 4.3.3 各供暖方式在供热稳定阶段室内平均辐射温度MRT的比较48-49
• 4.3.4 各供暖方式在供热稳定阶段外墙内表面温度变化规律49
• 4.3.5 各供暖方式的垂直温度分布49-51
• 4.4 大换气量供暖房间热环境理论分析51-55
• 4.4.1 大换气量房间供暖热损失构成51-53
• 4.4.2 辐射供暖方式用于大换气量房间的节能优势53-54
• 4.4.3 大换气量房间供暖方式的选择原则54-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第五章 室内热环境数值模拟与分析57-84
• 5.1 顶棚辐射供暖模型57-65
• 5.1.1 电热膜换热模型57-58
• 5.1.2 顶棚供暖辐射部分换热量58-60
• 5.1.3 顶棚供暖对流部分换热量60
• 5.1.4 电热膜供暖各围护结构传热60-64
• 5.1.5 室内其它设备散热的影响64-65
• 5.2 散热器供暖模型65-66
• 5.2.1 散热器供暖换热模型65
• 5.2.2 围护结构传热65-66
• 5.3 热风供暖模型66
• 5.3.1 热风供暖换热模型66
• 5.3.2 热风供暖各围护结构传热66
• 5.4 模型方程的求解66-68
• 5.4.1 模型物性参数的确定66-67
• 5.4.2 微分方程的求解67-68
• 5.5 室内热环境的数值模拟68-74
• 5.5.1 CFD技术简介68-69
• 5.5.2 微分方程的离散69-70
• 5.5.3 网格划分70-71
• 5.5.4 迎风差分格式71-73
• 5.5.5 压力修正法和SIMPLE算法73-74
• 5.6 模拟结果与分析74-82
• 5.6.1 三种供暖方式作用下换气量对房间温度场的影响74-78
• 5.6.2 不同换气量热舒适性比较78-82
• 5.7 模拟值与实验值拟合比较82-83
• 5.8 本章小结83-84
• 第六章 结论84-86
• 附录86-88
• 参考文献88-91
• 攻读硕士学位期间发表论文91-92
• 致谢92

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