辐射供冷房间冷负荷简化计算方法研究

作     者：吴梓煊 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：隋学敏

授予年度：2018年

学科分类：080705[工学-制冷及低温工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：辐射空调 空调负荷计算 辐射时间序列法 辐射对流分配比 辐射时间因子 最小二乘法 

摘      要：随着社会的不断进步,人们对室内环境的要求越来越高,辐射空调系统因其舒适性受到人们的青睐,但目前没有一种可以准确计算辐射空调房间负荷的简化计算方法。辐射时间序列法是ASHARE Handbook中提出的一种基于热平衡方法的简化负荷计算方法,该方法把室内得热分成对流和辐射部分,对流部分直接转化为瞬时冷负荷,辐射部分用辐射时间因子转化为辐射冷负荷。该方法在计算的时候不需要迭代,它有效地代替了其他负荷计算方法。但是目前辐射时间序列法在计算房间负荷时针对的是对流式空调系统,本文尝试把辐射时间序列法进行改进,应用到辐射空调房间负荷的计算中。把辐射时间序列法应用到辐射空调系统的难点以及关键在于:与对流式空调相比,辐射空调中由于辐射板的加入,室内得热的辐射、对流分配比会发生变化,本文借助EnergyPlus能耗模拟软件模拟内热环境,通过热平衡方程计算出房间模型内得热的辐射、对流分配比。另一方面由于辐射板直接和墙体发生辐射换热,墙体的蓄热特性会发生改变,所以两种空调系统的辐射时间因子大小不一样。本文先是利用传递函数建立辐射时间因子和房间传递函数系数的关系,通过软件模拟计算出的房间辐射得热和辐射冷负荷,借助最小二乘法计算出房间传递函数系数,从而计算出房间的辐射时间因子。本文在把辐射时间序列法应用于辐射空调房间的过程中一直加入对流式空调系统进行对比,主要得到以下结论:(1)不同的得热形式在不同的空调系统中辐射对流分配比不一样。对于墙体导热,在对流式空调系统中瞬时冷负荷占总得热量的64.1%,辐射得热占总得热量的35.9%;而在辐射空调系统中瞬时冷负荷占总得热量的比例高达80.2%,辐射得热只占总得热量的18.2%。对于通过窗户进入到房间的太阳辐射得热,在对流式空调系统中瞬时冷负荷占总得热量的48.3%,辐射得热占总得热量的51.7%;在辐射空调系统中,瞬时冷负荷占总得热量的67.2%,辐射得热占总得热量的32.8%。(2)对于不同的得热形式,两种空调系统计算出的辐射时间因子是有区别的,在相比之下前几项辐射时间因子的差别很大,尤其是第一项辐射时间因子,而第一项辐射时间因子的大小对计算逐时辐射冷负荷的影响很大。(3)用辐射时间序列法去计算两种房间模型分别在两种空调系统的房间冷负荷,并与用Energyplus模拟出的房间冷负荷进行对比,发现在对流式空调系统下,第一个房间模型的计算冷负荷相对模拟冷负荷的误差为1.6%,第二个房间模型的相对误差为2.8%;而在辐射空调系统下,第一个房间模型的计算冷负荷相对模拟冷负荷的误差为6.5%,第二个房间模型的相对误差高达8.3%。