分体式空调制热运行时室内温度场流场的特性研究

【摘要】根据《采暖通风与空气调节设计规范》规定累年日平均温度低于或等于5℃的日数大于或等于90天的地区才宜采用集中供暖。长江流域属于夏热冬冷地区不能够满足这个条件，因此传统上此地区不考虑冬季采暖。2009年冬天对上海地区785户居民的调查表明，有超过90%居民使用分体式空调，房间热分层明显，人在不同位置活动，温差比较大，热舒适性较差。因此，研究不同送风参数下分体式空调房间内流场和温度场的分布特性，了解不同形式下分体式空调房间内的制热效果是非常有意义的；针对冬季空调供暖的热力分层现象，建立模型，提出一系列的改善措施，对减小热力分层，提高人生活区域的舒适性，以及分体空调的安装、使用、控制和系统的优化发展有着实际的理论和现实意义。本文通过安装有分体式空调器的实际的空调房间为研究对象，通过在实验测试小室布置温度热电偶和数据采集系统、热舒适性测试系统，研究了不同送风变量下的室内温度场、流场的分布特性，同时测试室内环境的相关参数，为数值模拟提供准确的数据。研究发现，当导风板角度（与竖直平面的夹角）为90°时，房间内上下温度分层现象较为严重，减小挡风板角度，可以改善室内垂直高度上的温度梯度；当送风风速从2m/s增大到3m/s时，可以有效的减小垂直方向的热力分层，上下垂直温差可以减小0.3℃；通过热舒适性测试系统，对Z=0.1m、Z=1.1m、Z=1.7m高度的三个测点进行了PMV-PPD计算，得出了不同运行工况时，不同高度的位置的热感觉不同；随着高度的升高，PPD值越来越大，说明脚踝部位对热感觉最敏感，也最难达到满意的程度。在实验测试的基础上，建立了数学模型，运用Fluent流体动力学软件对实际工况进行了数值模拟研究。模拟结果显示，随着导风板角度（与竖直平面的夹角）由90°减小到60°，再减小到30°，上下垂直温差依次减小，当导风板角度为30°时，Z=0.1m、Z=1.1m、Z=1.7m高度的温度已经超过了Z=2.7m的高度，减小导风板的角度对热空气达到人的工作区有很显著的效果；送风风速由2m/s增大到3m/s时，上下温差减小了0.4℃；在人生活区Z≤1.7m的范围内，不同位置对于空调开启情况的需求不同；在合理的范围内降低空调的安装高度、降低室内设定温度、可以很有效的减小热力分层现象；此外，通过分体式空调器与新风排风系统的综合作用，可以有效地减小垂直高度的热力分层。为分体式空调的合理使用以及系统优化提供了理论参考。通过实验值与模拟值的对比，验证了理论模型的可行性，理论模型基本可以表达实际真实情况。对分体式空调供暖的相关研究提供可靠的理论依据。
【作者】李惠；
【导师】金梧凤；
【作者基本信息】天津商业大学，供热、供燃气、通风及空调工程，2013，硕士
【关键词】分体式空调器；温度分布；热力分层；数值模拟；热舒适性；

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