杨露露[1]2002年在《高大厂房分层空调技术的应用研究》文中研究表明高大空间建筑应用分层空调技术具有显着节能效益和经济效益。与日俱增的高大工业厂房正在成为分层空调技术应用的一个重要场所。本学位论文首先通过检索、查阅大量相关科技文献和工程调研分析，摸清国内外高大空间分层空调技术应用的历史、现状、发展动向与存在问题，选择具有代表性的一类高大机械厂房作为研究对象，对分层空调技术在这类厂房中的各种应用问题进行研究，这对推进分层空调技术应用是十分必要的，其研究成果也将具有重要的工程应用价值。本论文借助国内大空间建筑分层空调研究已有的实用成果，对研究对象厂房夏季分层空调的节能效益及技术应用可行性进行理论分析，表明这类厂房中夏季分层空调技术应用可望达到38.7%的节能率。在理论分析基础上，根据相似理论针对所选对象建立实验模型并制定实验计划。模型实验中采用阿基米德数Ar作为相似准则，按照1/3.5的几何比例尺以及其他制约条件设计并制作物理模型，同时完成测试仪器选配和测试辅助设备装置的建立。模型实验研究分夏季、过渡季和冬季叁个季节进行，主要目的在于考察所选高大厂房内气流流动特性与空间内尤其是工作区的空气分布特性，判明分层空调效果及其影响因素，寻求既满足工作区空调参数要求，又能最大限度节约空调能耗的最佳设计方案和各季节的最佳运行方案。在夏季分层空调实验中，就分层高度、风口间距对分层空调效果和空间内气流分布特性的影响，以及其他一些因素（其中包括送风温度、送风速度、送风口直径及送风方式等）对室内空气分布特性的影响进行了测试和分析，模型实验结果及其分析研究表明，送风速度和送风口直径对工作区空气分布特性有明显的影响。夏季供冷工况，应选择6.5m/s的送风速度和19oC的送风温度，风口直径应较大。在过渡季分层空调实验中，就不同运行条件对过渡季节室内空气参数的影响作了测试与分析，模型实验表明，可以使用未经处理的室外新风，送风速度可保持在6.5m/s或以上，风口直径可减小。以夏季分层空调模型实验为基础，针对冬季采用横向热风幕供暖工况进行模型实验，通过对空间（尤其是工作区）空气分布特性的实验研究，对这类高大厂房冬季供暖工况下分层空调技术应用的可行性及其一般规律进行必要的探讨。结果表明，冬季采用横向热风幕可以有效地抑制热气流上浮，达到屏蔽作用，实现<WP=5>分层供暖。冬季供暖工况下应选择6.5m/s的送风速度和28oC的送风温度，风口直径应减小。在本论文的模型实验研究中，通过一元线性回归方法将实验数据整理成以各影响因素为自变量，工作区平均温度为因变量的一元线性回归函数关系式，这些关系式能够推广到一般的高大空间建筑，从而为同类工程建设提供助益。通过对模型实验结果的研究与分析，综合考虑叁个季节的运行工况，应采用200mm直径的圆形喷口作为该分层空调模型的送风口，才能既满足空调效果，又达到节能的目的。
高波[2]2009年在《精密加工厂房分层空调应用研究》文中认为高大空间建筑应用分层空调技术具有显着的节能效益与经济效益,而目前,国内外对一定区域有温度控制要求、具有典型大空间建筑特征的精密加工厂房分层空调应用研究并不多见。本文利用建筑环境模拟软件和计算流体力学分析软件,对精密加工厂房分层空调负荷特性、分层气流组织进行了研究,总结出精密加工厂房分层空调负荷组成、计算特点、影响因素以及各种工况下室内气流组织的分布情况。研究以重庆地区某精密加工厂房为基础,首先利用建筑环境模拟软件对其负荷计算方式、全年动态负荷分布特性、能耗与负荷影响因素等进行分析研究。在此基础上,根据建筑的实际几何尺寸,通过合理的假设,建立了适合于求解大空间建筑空气分布特性的计算模型,并通过模拟计算对比验证了模拟计算方法准确可靠;随后采用计算流体力学分析软件分别对夏季、冬季分层空调气流组织分布进行了叁维数值模拟研究。计算中流动控制方程为N-S方程,紊流模型为RNG k-ε两方程模型,采用有限容积法离散计算区域,近壁区采用壁面函数法考虑墙壁边界条件,并使用迎风差分格式,速度-压力耦合采用SIMPLE算法。本文针对精密加工厂房工艺要求,在夏季、冬季,分别对分层空调室内气流组织分布情况进行模拟计算分析,并利用温度、速度均匀性指标和能量利用系数指标,着重讨论了设备周围一定区间范围内气流温度、速度分布的均匀性;然后,针对夏季工况和冬季工况,分别讨论了设备参数、送风气流参数、风口参数各因素对工艺要求控制区域的环境影响,并根据精密加工厂房空调负荷特性和室内环境影响因素的分析结果,对厂房布置和气流组织设计提出一些适用的建议。研究结果表明:在精密加工厂房中,夏季采用分层空调技术应用有望得到37.9%的节能效益;在夏季、冬季设计工况下,设备周围一定区域范围内,气流分布均匀性良好,采用分层空调基本能满足设计条件下精密加工厂房对工艺的要求,在冬季工况下,采用热风幕供暖具有一定的节能效益:
张翔[3]2001年在《叁峡电站主厂房分层空调技术的应用研究》文中研究说明本论文结合叁峡电站主厂房发电机层分层空调热态模型试验，对高大空间分层空调技术的应用进行研究。首先，通过检索、查阅大量相关科技文献，摸清了国内外高大空间分层空调技术应用研究的历史、现状与发展动向。继而，结合叁峡工程的具体设计条件，对其分层空调技术应用可行性进行论证。对标准机组段空调负荷核算与气流组织设计计算结果表明，夏季采用分层空调技术至少可望节能25%，同时获得了众多可能满足分层空调需求的气流组织参数组合，为后续模型试验提供了重要的技术依据。标准机组段分层空调模型试验以相似理论为理论基础，采用热量阿基米德数Arq作为该试验的相似准则。按照的几何比例尺以及其他制约条件设计并制作其物理模型，同时完成测试仪器选配和测试辅助装置的建立。标准机组段分层空调模型试验分夏季、过渡季节和冬季叁个季节运行，主要目的在于考察工作区空气分布特性、分层空调效果及其影响因素。在叁个季节下分别对各种影响因素进行了在保证其他因素条件不变下的单因素分析。这些因素包括送风温度、送风速度、送风口直径、送风方式等。通过线性回归法将实验数据整理成以工作区平均温度为因变量，以各个影响因素为自变量的一元线性回归函数关系式，这些关系式能够推广到一般的高大空间。针对不同试验工况，还运用空气分布特性指标对分层空调气流组织进行了评价。模型试验结果及其分析研究表明，送风速度和送风口直径对工作区空气分布有很明显的影响。在夏季，应选择8m/s的送风速度和19℃的送风温度；在过渡季，应选择10.2m/s的送风速度，将未经处理的室外新风直接送入室内；在冬季，应选择9.9m/s的送风速度和24℃的送风温度。对于本模型而言，综合考虑叁个季节的运行工况，应采用240mm的原型喷口作为该分层空调的送风口，才能达到既满足空调效果，又能节能的目的。
刘婷[4]2015年在《分层空调在洁净厂房中的应用研究》文中进行了进一步梳理高大空间具有净空高、跨度大、门窗面积大等建筑特点,往往存在垂直方向温差梯度大、空调系统能耗大等问题。近几十年来,分层空调以其显着的节能效益和经济效益,已成为高大空间空调系统的主要形式。电子行业、精密仪器、生物制药等无尘洁净车间的广泛应用,对洁净空调系统设计的合理性与全面性提出了更多严格的要求。本文针对分层空调系统在高大洁净厂房建筑中的应用及实际工程问题进行了一定的分析。通过查阅相关资料,对国内外分层空调技术和洁净技术的发展现状及常用空调系统形式作了一定介绍。本文联系实际工程,结合项目参数,使用分层空调实用计算方法进行空调系统的设计计算,同时使用能耗模拟软件DeST对该建筑进行动态逐时模拟。结果表明,实用方法计算的负荷值与软件模拟得到的结果较为接近,并且与全室空调相比,分层空调系统可以节约30%以上的制冷量。根据计算的负荷值和室内设计参数值,对洁净厂房的分层空调系统的气流组织进行设计,并校核。使用Airpak软件对室内气流组织进行模拟,通过对模拟结果对比与分析,得到室内气流组织形式可以满足设计要求。考虑到项目在验收阶段的高温测试情况,通过对室内各个区域基础室温的模拟,发现高温加热时大部分区域受热干扰影响较大,温度超出要求范围,对此提出了两种解决方式。模拟结果表明,通过增大隔板厚度降低内围护结构传热系数的方式未达到理想的隔热效果,但通过增大高温加热车间局部排风量的方式可以使室内参数基本满足设计要求。最后,对冬季室外气象参数条件下的分层空调系统进行了模拟,结果表明,当加热车间正常加热工作时,室内各参数值也均能达到设计要求。本文分析了分层空调技术在高大洁净厂房中应用的可行性与节能性,并针对项目实际运行中遇到的问题,提出了相关解决方案并进行了可行性模拟,为实际工程提供参考。
张从丽[5]2013年在《高大空间洁净厂房空调设计与节能性分析》文中认为随着我们国家的航天事业发展迅猛。航天类许多装配设备需要在高大洁净厂房内进行试验和组装,此类厂房建筑具有跨度大、高度高、换气次数高,厂房空调系统庞大的特点。本文首先参考了大量的文献资料和许多前辈的经验总结,研究了洁净空调在国内外的发展状况和理论知识,为下文讨论的问题奠定理论基础,并总结出目前这类问题的发展中出现的问题,总结归纳出此类厂房存在的问题及设计要点,提出本文的主要研究方向。其次比较系统的分析了本文涉及到的理论知识要点,比较全面的分析总结了此类厂房用到的知识点,分析了洁净空调特点,对一次回风和二次回风的技术要点进行了比较分析,对该系统整个气流组织进行了阐述和分析,最终找到适合此类大空间洁净厂房的合适的空调形式,在此基础上,对该系统的一些附属设备进行了介绍。现有的洁净厂房设计规范只对层高小于4米的厂房的换气次数有明确规定,且数值很大,而层高大于4米的厂区如果还按此换气次数进行全室换气,则空调系统会非常的大,本文针对此问题展开讨论,首先根据总结工作经验和参考相似的工程数据总结出合理的换气次数和各项参数,最后并通过CFD模拟证实此经验值的合理性。最后对末端分层空调送风的气流组织进行了数值模拟,应用CFD模拟软件,得到了相应的速度场、温度场、湿度场和浓度场分布图,并根据模拟结果对各工况下的室内热环境进行了分析与评价,得出了适合此类高大洁净厂房的空调系统和理想的气流组织方式和合适的换气次数的经验值,并在此基础上,提出了该类厂房的研究的节能性,工业厂房由于其工艺的特殊性,不好统一定性统一的节能标准,但其实本文研究的这类厂房由于空调系统庞大,节能的意义比一般民用建筑更有节能空间,本文总结了此类厂房的节能的各项措施,为此类厂房的研究和此类技术的应用积累宝贵经验。
江海斌[6]2008年在《大空间分层空调系统气流组织CFD数值模拟及热舒适性分析研究》文中进行了进一步梳理分层空调技术广泛应用于大空间建筑空调中,它利用合理的气流组织方式,仅对建筑物的下部空间进行空气调节,而对建筑内的上部空间不进行空调或采用通风排热,从而降低空调的冷负荷、减少空调设备容量、节省设备投资和运行费用,其能量节约率可达14%～50%。本文以一大厅为研究对象,以计算流体力学和传热学为基础,对其进行分析、抽象和简化,建立了大厅的物理模型和数学模型。应用FLUENT软件,使用经浮力项修正的κ-ε两方程模型和SIMPLE算法对厅内分层空调速度与温度分布进行了叁维数值模拟,近壁区采用壁面函数法确定墙壁边界条件,求得空调空间内速度和温度的数值解,然后运用FLUENT软件的后处理模块和TECPLOT软件将模拟结果可视化,得到各特征截面或区域的温度分布、速度分布以及有效温度差AET值分布等,并通过实测验证了相关数值模拟的可靠性。在对气流组织进行评价时,以空气分布特性指标(ADPI)为评价的主要指标,速度分布不均匀系数、温度分布不均匀系数等其它指标为辅助指标。在模拟计算时,先对设计工况下的速度分布、温度分布以及AET值分布计算,并对气流组织进行评价。然后以设计工况为基准工况,分别模拟计算送风速度、送风温差、送风高度以及送风口型式等对气流组织和评价指标的影响。在研究送风口型式对气流组织和评价指标的影响时,设定单位时间的送风冷量不变,改变送风口型式,分别讨论送风速度不变、送风温差变化时和送风温差不变、送风速度变化时对气流组织和评价指标的影响。得到以下结论:随着送风速度的增大,单位时间送风冷量增加,人员活动区平均速度减小,速度的不均匀系数增大,而平均温度则降低,温度不均匀系数减小,平均AET值减小;随着送风温差的增大,人员活动区的平均速度减小,速度不均匀系数增大,平均温度降低,温度不均匀系数增大,平均AET值减小;在一定的高度范围内,随着送风高度的提高,射流主体向上移动,人员活动区的平均速度和速度不均匀系数减小,平均温度降低,温度不均匀系数减小,平均AET值增加;当单位时间送风冷量不变,送风温差不变时,随着送风口高度的增加,送风速度和人员活动区的平均速度减小,速度不均匀系数增大,温度都基本维持不变,平均AET值增大;当单位时间内的送风冷量不变,送风速度不变时,随着送风口高度的增加,送风量和人员活动区的平均速度增加,速度不均匀系数和送风温差减小,人员活动区的AET平均值减小,温度都基本维持不变。ADPI值与人员活动区的AET值分布有关。综合衡量各项评价指标,得到采用设计工况是比较合适的。在以上的讨论中还总结出对分层空调运行、改造和设计具有指导意义的一些结论。
孙燕[7]2013年在《高大中庭空调气流组织的数值模拟研究》文中研究表明设计初期对高大空间空调气流组织的预测以及对不同设计方案空调效果的预测,一直是困扰工程设计人员的难题。随着计算机技术的高速发展以及计算流体动力学(CFD,ComputationalFluidDynamics)的发展,使应用CFD技术模拟预测高大空间气流组织、热舒适性以及优化设计方案成为可能。本文采用CFD数值模拟的方法对高大中庭空调气流组织及热舒适性进行了研究,以期研究结果能为实际工程的空调设计提供一定的参考。本文以济南市某大型公共建筑的高大中庭为研究对象,根据建筑的实际尺寸以及空调设计参数,建立分层空调设计方案下的计算模型。采用FLUENT软件,对分层空调设计方案下的气流组织和热舒适性进行了叁维数值模拟研究,并对模拟结果进行了分析。模拟计算运用κ-ε两方程紊流模型和SIMPLE算法,近壁区采用壁面函数法考虑墙壁边界条件。本文针对夏季和冬季不同的分层空调设计方案,详细分析了气流组织分布特性,并对各方案下的温度场、速度场、PPD-PMV值分布进行了研究分析。针对冬季工况,探讨了送风角度、送风方式、有无地暖等不同因素对室内热环境的影响。通过选取经典实验小室做模拟,把模拟结果与实验结果做对比,验证了CFD研究方法的正确性和可靠性。研究结果表明：1.对于夏季空调,风口布置方式对所选高大中庭气流组织影响不大,两侧送风和中间送风都能实现分层空调的效果,相比之下,中间送风要优于两侧送风。2.对于冬季空调,送风角度对气流组织影响较大。两侧送风时,送风角度在20°～30°为佳；中间送风时,送风角度在20°时比较好。同一送风角度下,送风方式对分层空调气流组织也有影响,针对本文送风角度为20°时,中间送风方式要好于两侧送风方式。有无地暖对分层空调气流组织也有较大影响,研究结果表明,无论在哪种送风方式下,设置地暖都有利于减小中庭垂直温度梯度。3.通过实验值和模拟值的对比,验证了CFD模拟方法的可靠性,从而证明CFD方法模拟高大中庭空调气流组织的可行性。
杨德福[8]2007年在《大空间分层空调对流热转移数值模拟研究》文中指出在进行高大空间分层空调设计时合理地确定对流热转移量及预测不同设计方案的空调效果一直是设计人员的难题。本文通过采用CFD数值模拟与经验公式相结合的方法研究高大空间分层空调的对流热转移量，并对设计参数进行了敏感性分析。研究以重庆地区某高大机械加工厂房分层空调为对象，根据建筑的实际几何尺寸及空调设计参数，建立厂房分层空调设计方案下的计算模型，采用STAR-CD软件对分层空调设计方案进行了叁维数值模拟研究。计算中流动控制方程为N-S方程，紊流模型使用RNG k-ε两方程湍流模型，采用有限容积法离散计算区域，近壁区采用壁面函数法考虑墙壁边界条件，并使用迎风差分格式，速度-压力耦合采用SIMPLE算法。本文针对夏季分层空调设计方案，详细分析了分层空调气流分布特性和送风机理，并对不同分层空调方案下的温度场、速度场、对流热转移量及不同影响因素进行了分析。本文提出冬季工况下通过控制送风射流下边界高度和射流搭接高度来选择合理的送风角度，探讨了送风角度、送风速度、送风温差、送风间距对实现分层供暖、抑制对流热转移的影响。研究结果表明：本文模拟计算的结果能大致与文献[5]实验回归的曲线吻合，该方法可以用来计算分层空调对流热转移负荷，也证明利用CFD方法研究大空间分层空调对流热转移的可行性；通过合理的分层供暖气流组织，能使热射流充分作用于供暖区，抑制大空间上下部间的热对流，真正起到分层供暖的目的。
申健[9]2009年在《等温条件下高大空间厂房分层空调气流组织2D PIV模型实验研究》文中指出近年来,高大空间建筑在工业和民用场合出现越来越多,这些建筑体积大、空调负荷大,能耗量相当可观。高大空间空调方式有很多种类,如分层空调、下部送风、置换通风、喷口送风等等。相比较而言,分层空调技术的应用最为广泛。分层空调是指仅对下部区域进行空调,而对上部区域不进行空调的环境控制方式。与全室空调相比,使用分层空调在夏季可节省冷量约30%左右。目前,对于分层空调技术的研究主要运用实验研究和数值模拟两种方法,但这两种方法均存在一定的局限性。PIV(particle image velocimetry)技术是充分吸收现代计算机技术,光学技术以及图像分析技术的研究成果而成长起来的最新流动测试手段,它不仅能显示流场流动的物理形态,而且能够提供瞬时全场流动的定量信息,使流动可视化研究产生定性到定量的飞跃。本课题以1∶50的实验模型作为研究对象,利用PIV技术手段针对典型断面内不同工况下的流场进行了测量。实验过程中,作者分别采用3种不同的送风高度(h=90mm、h=130mm、h=160mm)研究了分层高度的变化对流场的影响;采用多种送风速度(u_0=0.3m/s～2.5m/s)研究了送风速度的变化对流场的影响;采用矩形(3种高宽比)和圆形两种不同的送风口型式研究了送风口型式的变化对流场的影响;同时,作者还采用单侧送风单侧回风、单侧送风双侧回风、单侧送风双侧回风等3种不同的送(回)风方式,研究了送(回)风方式的变化对流场的影响。通过对PIV实验中所得图像及测试数据的分析处理,本文初步得出了不同送风高度、送风速度、送风口型式及送(回)风方式下分层空调气流组织的变化规律,提出了合理有效的分层空调布置形式。
马飞[10]2010年在《大空间厂房室内流场的数值模拟研究》文中研究指明近年来,随着计算机大容量化和高速化以及计算流体力学技术的发展,使得应用CFD技术模拟高大空间建筑空调系统成为可能。高大空间建筑的空调系统有其特殊性,分层空调是典型的高大空间建筑室内气流组织方式,它能使室内具有良好的热舒适性并节约能源。而建筑物室内人员的运动会对室内流场造成影响,稳态模拟无法模拟这种影响,而动态模拟可以很好的解决这一问题。本文以某印刷厂高大厂房作为研究对象,研究室内的温度场、速度场和污染物浓度场,通过比较获得较好的气流组织方式。以此作为基础,利用动态模拟研究工作人员以不同速度运动对室内流场造成的影响。该厂房为高大空间建筑,采用分层空调技术,4m以下采用孔板加条形风口送风。首先,结合孔板送风的理论知识,对孔板送风各项参数进行计算和布置;然后利用稳态模拟获得室内较好的气流组织方式,再利用动态模拟方法研究人员运动对室内流场造成的影响;最后利用温度和速度不均匀系数法,并结合PMV和PPD两项指标对所选气流组织方式热舒适进行评价。研究的结论为:条形风口结合孔板送风可以获得较好的室内空气品质,具有良好的热舒适性和节能效果;人员的运动对这种气流组织方式形成的室内流场造成的影响不显着,持续的时间较短,可以忽略不计。
参考文献：
[1]. 高大厂房分层空调技术的应用研究[D]. 杨露露. 重庆大学. 2002
[2]. 精密加工厂房分层空调应用研究[D]. 高波. 西南交通大学. 2009
[3]. 叁峡电站主厂房分层空调技术的应用研究[D]. 张翔. 重庆大学. 2001
[4]. 分层空调在洁净厂房中的应用研究[D]. 刘婷. 合肥工业大学. 2015
[5]. 高大空间洁净厂房空调设计与节能性分析[D]. 张从丽. 北京建筑大学. 2013
[6]. 大空间分层空调系统气流组织CFD数值模拟及热舒适性分析研究[D]. 江海斌. 江苏大学. 2008
[7]. 高大中庭空调气流组织的数值模拟研究[D]. 孙燕. 山东建筑大学. 2013
[8]. 大空间分层空调对流热转移数值模拟研究[D]. 杨德福. 西南交通大学. 2007
[9]. 等温条件下高大空间厂房分层空调气流组织2D PIV模型实验研究[D]. 申健. 西安建筑科技大学. 2009
[10]. 大空间厂房室内流场的数值模拟研究[D]. 马飞. 华北电力大学. 2010