某体育馆气流控制与节能措施研究

【摘要】： 对于体育馆类的大空间，常规设计方法很难准确分析评估其气流组织。近几年来，随着计算机大容量化和高速度化以及计算流体力学(CFD，Computational Fluid Dynamics)的发展，应用CFD技术模拟预测高大空间建筑空调系统的气流组织、热舒适性以及优化设计方案成为可能。本文利用Fluent公司推出的专业软件Airpak2.1，采用零方程紊流模型，对扬州大学体育馆比赛大厅在不同上座率时空调的气流组织进行了数值分析，得出其速度场和温度场，并通过现场实测验证计算模型的准确性，以期研究结果能对实际空调工程设计和运行具有一定的指导价值。结果表明，对于喷口侧送下回的气流组织形式，在不同上座率的情况下，可以采用调整送风量在不同风管的分配比例、送风喷口的射流角度以及送风温度的方法，降低空调系统所需的制冷量(制热量)。夏季大约可以降低30％送风量，冬季大约可以降低送风温度3℃，达到节能的目的。 通过热经济学分析方法，对目前常见的风冷热泵机组、水冷螺杆机组+汽水热交换器、地源热泵机组这3种空调冷热源方案进行经济分析。结果表明，在不同上座率或者不同运行时间情况下，地源热泵机组的单位冷(热)量经营成本均是最低的。对于不同上座率或者不同运行时间时，追加的初投资回收期限随着上座率或者运行时间的降低而加长。因此地源热泵机组比较适用于冷热负荷比较大、全年运行时间比较长的场合，这样更能体现出地源热泵机组经济节能的优势。 【关键词】：体育馆 数值计算 热经济学 经营成本
【学位授予单位】：同济大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TU831.8
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 概述11-25
• 1.1 问题的提出11-13
• 1.2 体育馆气流组织形式13-17
• 1.2.1 体育馆的分类13-14
• 1.2.2 体育馆的建筑特点和空调特点14-15
• 1.2.3 体育馆空调系统设计面临的主要问题15-17
• 1.3 文献综述17-19
• 1.3.1 CFD在国外HVAC领域的应用17-18
• 1.3.2 CFD在国内HVAC领域的应用18-19
• 1.4 CFD在体育馆气流组织的应用19-20
• 1.5 空调冷热源的国内外研究动态20-23
• 1.5.1 国内研究动态20-22
• 1.5.2 国外研究动态22-23
• 1.6 本文的技术路线及方法23-25
• 1.6.1 气流组织部分23
• 1.6.2 冷热源分析比较部分23-25
• 第2章 CFD基本理论及计算模型25-36
• 2.1 CFD基本理论25-27
• 2.2 紊流27-32
• 2.2.1 零方程紊流模型28-31
• 2.2.2 标准k-ε模型31-32
• 2.3 Airpak软件简介32-34
• 2.4 网格生成34-36
• 第3章 CFD计算结果分析及实测验证36-49
• 3.1 计算模型的建立36-37
• 3.2 边界条件37
• 3.3 计算模型的实测验证37-40
• 3.3.1 测试目的37
• 3.3.2 测试主要仪器设备37
• 3.3.3 实测结果与模拟计算结果的比较37-40
• 3.4 计算结果及分析40-49
• 3.4.1 夏季工况40-44
• 3.4.2 冬季工况44-49
• 第4章 空调方案的设计及冷热源的选择和比较49-60
• 4.1 本体育建筑概述49-51
• 4.2 冷热源的选择51-53
• 4.2.1 冷热源的选择考虑51-52
• 4.2.2 我国能源情况对空调冷热源选择的影响52-53
• 4.3 冷热源的比较53-60
• 4.3.1 水冷螺杆式冷水机组53-54
• 4.3.2 热泵型冷热水机组54-60
• 第5章 冷热源经济分析60-86
• 5.1 能耗分析的方法60-65
• 5.1.1 度日法61-62
• 5.1.2 当量满负荷运行时间法62-64
• 5.1.3 负荷频率表法64-65
• 5.2 热经济学分析方法65-66
• 5.3 热经济模型的建立和供冷(热)成本的表达式66-75
• 5.3.1 冷热源方案的确定66-70
• 5.3.2 各方案的热经济模型和供热(冷)成本表达式70-74
• 5.3.3 供热成本和供冷成本的构成74
• 5.3.4 年投资费用Z和年维护管理费用Y的计算方法74-75
• 5.4 各方案供热成本和供冷成本的计算75-79
• 5.5 计算结果分析比较79-86
• 5.5.1 单位成本分析比较79-81
• 5.5.2 全年经营费用分析比较81-86
• 第6章 结论与展望86-89
• 致谢89-90
• 参考文献90-93
• 个人简历93

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