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工业厂房全面通风排污系统间歇运行策略的优化研究

工业厂房全面通风排污系统间歇运行策略的优化研究

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作者：安怡帆西安建筑科技大学

学位级别：硕士

近年来,近年来随着大气污染物综合排放标准的不断提高,大量高污染工业车间进行封闭化改造,原本由自然通风方式排除的室内污染物变为主由机械通风方式排除,导致通风系统的能耗逐年增加,降低通风系统能耗则成为迫切的需求。基于上述现状,... 详细信息

近年来,近年来随着大气污染物综合排放标准的不断提高,大量高污染工业车间进行封闭化改造,原本由自然通风方式排除的室内污染物变为主由机械通风方式排除,导致通风系统的能耗逐年增加,降低通风系统能耗则成为迫切的需求。基于上述现状,本文研究了一种用于高污染散发类工业建筑通风系统的间歇通风策略,以降低通风系统运行能耗。本研究所采用间歇通风策略是一种基于当前室内污染物浓度而调控通风系统启停运行的通风策略。通过间歇通风策略,可以在满足室内污染物浓度限值的前提下尽可能减少通风系统运行时长,从而实现降低能耗。本研究的具体内容包括以下几个方面:首先,基于理想均匀混合通风模型,研究了间歇通风策略下风机能耗的基本特征与主要影响变量。结果表明,对于理想均匀混合通风模型,影响间歇通风策略节能效果的主要因素为室内污染物浓度上限和风机的耐久性。获得了理想均匀混合通风模型下,连续通风策略能耗与间歇通风策略能耗相对大小判别式。也即,室内污染物浓度上限增加和风扇可关闭时间的增加,对于间歇通风策略的节能是有利的,反之,增加的设计风量,通常会导致间歇通风策略的能耗增加,甚至可能高于连续通风策略。其次,使用计算流体力学(CFD)建立了工业厂房中涡旋通风系统和下送上排通风系统模型,生成了包含两种空气分布模式和运行参数的有限数据库。基于上述数据库,采用ANN模型对不同通风模式下室内污染物进行预测,并根据MSE(均方根误差)与R(相关系数)确定了具有预测室内污染物浓度时最小误差的Levenberg-Marquardt算法。最后,基于上述ANN模型,利用遗传算法(GA)对上述两种通风模式的间歇通风策略进行优化,在保证室内空气质量的同时最大限度的降低通风系统的能耗,分析了不同气流组织模型的能耗和风扇耐久性的差异。结果表明,达到气流组织稳定状态的耗时显著影响采用间歇通风策略时的能耗表现。当风机耐久性要求满足达到稳定气流状态所需的时间时,采用间歇通风策略的通风系统可以显著降低能耗,涡旋通风系统与下送上排通风系统分别降低了51.69–60.68%和44.17–62.25%。同时,在室内污染物浓度限值越低时,涡旋通风系统节能表现越好。

关键词：工业通风间歇通风策略室内空气质量涡旋通风节能

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