夏季空调房间间断运行室内温度特性及节能潜力的理论与实验研究

【摘要】： 随着我国经济的发展和人民生活水平的不断提高,空调器作为一种能够改善人们生活和工作环境的设备已逐渐成为人们日常生活中的必需品。由于我国城市居民家庭的空调器整体拥有率逐年上升,这就直接导致了空调耗能量逐年增大,所以空调的节能问题已经成为重点研究问题之一。 本课题采用k-ε双方程模型和壁面函数法相结合建立了房间温度场数值计算的三维湍流数学模型。利用所建立的模型,应用Fluent软件对空调房间内空调器间断运行进行了模拟计算,并结合空调房间内部能量变化的理论分析,得到了空调房间内部围护结构及室内空气温度在空调器开、关机过程中的变化规律。结果表明:空调器开机后,室内空气温度下降最快,室内空气温度在空调器开机10分钟后下降了7℃左右,15分钟后室内空气温度稳定在了25℃左右。而空调房间围护结构内表面温度的变化与室内空气温度变化相比比较平缓,房间围护结构内表面温度在开机27分钟后基本达到稳定。空调器关机后,室内空气温度迅速上升,在15分钟内温度上升约7℃左右,而围护结构内表面温度的上升没有室内空气温度上升显著。在空调器关机过程中,室内空气温度的变化比围护结构内表面温度的变化显著,主要是由于围护结构的热容量大于空气的热容量的原因。 空调器的节能运行控制是以满足人体热舒适性为前提的。用预期评价指标PMV作为热舒适性的评价标准,根据满足人体热舒适性要求的PMV值就可以找到冬、夏季空调房间空调设备间断运行最佳的开、停机时间组合方式。研究表明,夏季最佳启停机的组合方式是开机18分钟,停机8分钟。冬季最佳启停机的组合方式是开机16分钟,停机10分钟。按以上方案启停空调设备,夏季可以节能11%,冬季可以节能19%。 【关键词】：空调 节能 间断运行 热舒适性 数值模拟
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 研究现状综述12-14
• 1.3 课题的研究内容14-16
• 第二章 数值分析的理论背景16-32
• 2.1 CFD简介16-17
• 2.2 数值模拟软件的介绍17-19
• 2.3 流体动力学控制方程19-23
• 2.4 离散化方法23-25
• 2.5 湍流流动及其数值模拟方法25-31
• 2.5.1 湍流数值计算方法26-28
• 2.5.2 湍流基本模型28-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 数值模拟及其结果32-64
• 3.1 模拟的对象32-36
• 3.1.1 模拟对象的简述32-33
• 3.1.2 模拟对象的数学模型33-34
• 3.1.3 模拟对象房间围护结构及房间内部产热的计算34-36
• 3.2 模型简化和网格划分36-38
• 3.2.1 模型简化36-37
• 3.2.2 网格划分37-38
• 3.3 太阳辐射强度动态计算38-45
• 3.4 模拟结果及分析45-55
• 3.4.1 参数的设置45-48
• 3.4.2 数值模拟的结果48-55
• 3.5 房间空调器开、关机过程实验55-60
• 3.6 模拟计算与实验结果的比较60-63
• 3.7 本章小结63-64
• 第四章 夏季空调房间间断运行节能潜力的研究64-79
• 4.1 热舒适及PMV指标简介64-70
• 4.1.1 热舒适简介64-68
• 4.1.1.1 人体与周围环境进行热交换的影响因素64-65
• 4.1.1.2 人体热平衡方程65-68
• 4.1.2 PMV简介68-70
• 4.1.2.1 热舒适方程68-69
• 4.1.2.2 评价指标PMV69-70
• 4.2 空调间断运行的节能性分析70-78
• 4.2.1 夏季空调间断运行的节能性分析70-74
• 4.2.2 冬季空调间断运行的节能性分析74-78
• 4.3 本章小结78-79
• 结论79-81
• 参考文献81-84
• 附录84-86
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文86-87
• 致谢87

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