航站楼分层空调上下区负荷分配研究

论文摘要

由于高大空间通常只需对下部进行空气调节,保持一定的温湿度,而对上部区域不做要求,故广泛采用分层空调技术进行空气调节。设计中常以经验系数法计算分层空调负荷,空调区负荷的确定,很大程度上影响着分层空调技术的节能效果。本文通过大量相关文献的调研分析,了解了分层空调技术的空调方式、负荷构成、发展现状以及现有文献采取的主要研究方法。分析表明:①现有资料中针对航站楼分层空调负荷分配的研究稀少,对计算经验系数仅给出0.50.85的建议值,无特定参照标准。航站楼空调能耗高,且建筑功能及特点均不同于一般大空间建筑,故对其分层空调负荷分配有进一步研究的必要。②现有CFD计算中,室内各项负荷反映至边界条件的考虑过于单一,不适合分层空调的负荷分配研究,且部分文献对边界条件不够重视,影响了计算结果的准确度。在上述背景下,本文选择成都双流国际机场T1航站楼为研究对象,根据航站楼设计资料,建立了航站楼的物理与数学模型,并提出了将研究区域全室空调负荷以热流量形式统一在计算模型上、下区进行分配的边界条件设置方法,以对航站楼分层空调负荷分配进行研究。论文首先对航站楼冬夏季室内空调参数分布进行了实测,以了解航站楼采用分层空调时室内空调参数竖直分布现状;结合实测数据,计算出了实测部位测试当天的全室空调负荷,并确定了应用fluent软件计算时所需的其他边界条件。将计算所得全室空调负荷采用不同分配比例统一分配于计算模型上下区,对比实测竖直温度场与计算竖直温度场的拟合度,得到最接近实际的航站楼分层空调上、下区负荷分配方式。该分配方式,即可为类似航站楼的分层空调负荷计算提供参考。测试结果表明:冬季,空间相对密闭的候机指廊室内温度偏高;相对湿度偏低,维持在18.5%-27%之间;大厅冷风侵入严重,人员活动区温度可低至14.1℃;湿度分布表明,即使像成都这样的高湿地区,冬季仍需采取加湿措施以满足人员舒适要求。夏季,航站楼室内竖直方向温度先降后升,送风口附近±0.5m是低温空气最容易积聚的高度,与冬季温度总体均呈现出上升的趋势不同。夏季室内温度梯度要远大于冬季,在4.0m8.0m之间温度可增加5.0℃以上。受太阳辐射影响,屋顶平均温度达到了41.8℃,要远高出于冬季的25.3℃,有必要采取措施排走上部的热空气来提高室内的热舒适性。为了使计算负荷尽量与实际负荷接近,全室空调负荷计算时,室内外温度、人员密度、照明情况及设备分布情况均以测试当天数据为准,太阳辐射以典型气象年数据代替。计算结果表明:将全室空调负荷按不同比例分配至航站楼上、下部区域,以下部区域负荷占总负荷的2/3为最佳。这种分配方式下,冬季在8.0m高度内,夏季在6.0m高度内,温度场计算值与实测值差值基本能控制在0.5℃以内。由于影响分层空调下部区域负荷的影响因素较多,故研究结论只适用于类似航站楼分层空调中。研究中采用的将全室空调负荷进行统一分配的边界条件设置方法也可为类似航站楼分层空调的研究提供参考。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 问题的引出
• 1.3 本课题研究的主要任务
• 1.3.1 课题研究方法
• 1.3.2 课题研究内容
• 1.3.3 课题研究目的
• 1.3.4 课题研究意义
• 1.4 小结
• 2 航站楼分层空调系统及负荷分配比较方法
• 2.1 航站楼建筑的定义及特点
• 2.1.1 航站楼建筑的定义
• 2.1.2 航站楼建筑的特点
• 2.2 航站楼的分层空调系统
• 2.2.1 分层空调的空调方式及适用范围
• 2.2.2 航站楼分层空调的负荷构成与计算
• 2.2.3 航站楼分层空调的气流组织
• 2.2.4 双流机场T1 航站楼概况
• 2.3 边界条件设置方法的提出
• 2.4 小结
• 3 双流 T1 航站楼冬季实测分析
• 3.1 实测准备
• 3.1.1 测试目的
• 3.1.2 测试内容
• 3.1.3 测点选择
• 3.1.4 测试仪器
• 3.1.5 测试工作安排
• 3.2 实验注意事项
• 3.3 冬季实测结果及分析
• 3.3.1 温度分布及分析
• 3.3.2 湿度分布及分析
• 3.3.3 指廊风速分布
• 3.3.4 测试小结
• 3.4 实测边界条件
• 3.4.1 照明强度及人员密度
• 3.4.2 相关边界尺寸
• 3.4.3 送、回风参数
• 3.4.4 内壁温实测值
• 3.5 小结
• 4 航站楼冬季上、下区负荷分配研究
• 4.1 比较方法和计算模型
• 4.1.1 数学模型分析
• 4.1.2 几何模型分析
• 4.1.3 区域及监测点设置
• 4.2 相关边界条件确定
• 4.2.1 围护结构散失的负荷
• 4.2.2 人员产生的负荷
• 4.2.3 照明产生的负荷
• 4.2.4 太阳辐射产生的负荷
• 4.2.5 设备产生的负荷
• 4.2.6 其他边界条件的确定
• 4.3 冬季上下区负荷分配的比较
• 4.3.1 4:1 分配比例的计算
• 4.3.2 3:1 分配比例计算
• 4.3.3 2:1 分配比例计算
• 4.3.4 1:1 分配比例计算
• 4.3.5 1.5:1 分配比例计算
• 4.3.6 最优分配比例的确定
• 4.4 小结
• 5 双流 T1 航站楼夏季测试分析
• 5.1 实测目的
• 5.2 测点布置、仪器准备及工作安排
• 5.3 夏季实测结果及分析
• 5.3.1 温度分布及分析
• 5.3.2 湿度分布及分析
• 5.3.3 送风参数、人员密度、照明及室外温度
• 5.4 小结
• 6 航站楼夏季上、下区负荷分配研究
• 6.1 相关边界条件的确定
• 6.1.1 照明、设备及围护结构产生的冷负荷
• 6.1.2 人员产生的负荷
• 6.1.3 太阳辐射产生的冷负荷
• 6.1.4 总负荷统计
• 6.1.5 其余边界条件及监测点设置
• 6.2 夏季上下区负荷分配的研究
• 6.2.1 分配比例4:1 的计算
• 6.2.2 分配比例3:1 的计算
• 6.2.3 分配比例2:1 的计算
• 6.2.4 分配比例1:1 的计算
• 6.2.5 分配比例1.5:1 的计算
• 6.2.6 最优分配比例的确定
• 6.3 冬夏季实测值与计算值的差异性分析
• 6.4 小结
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录