供暖空調(diào)管網(wǎng)流體輸配與換熱特性的研究.pdf

1、隨著暖通空調(diào)系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，供暖空調(diào)水系統(tǒng)也愈加復(fù)雜。而空調(diào)能耗也隨著空調(diào)規(guī)模的增大而不斷增加。空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗一般占整個(gè)建筑物總耗電量的30～50％以上。2005年實(shí)施的新的《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)提出了更高要求，本文對(duì)空調(diào)管網(wǎng)系統(tǒng)特性的研究將有利于降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗。同時(shí)掌握空調(diào)管網(wǎng)系統(tǒng)性能的變化規(guī)律，有利于管網(wǎng)調(diào)節(jié)及運(yùn)行管理。 目前，研究者對(duì)用戶側(cè)水系統(tǒng)的整體特性研究不夠，而且缺少對(duì)水系統(tǒng)整體特性的模擬

2、分析。特別是在部分負(fù)荷條件下，缺乏對(duì)水系統(tǒng)阻力變化規(guī)律及水力工況的系統(tǒng)性研究。所以，本課題針對(duì)供暖空調(diào)輸配管網(wǎng)水系統(tǒng)整體特性進(jìn)行模擬研究，具有一定的實(shí)用價(jià)值。 本文采用理論分析、計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。 首先，描述水系統(tǒng)中主要元件的特性方程，引入管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)數(shù)學(xué)模型，利用構(gòu)造的實(shí)值函數(shù)，推導(dǎo)出流量的迭代公式，并給出滿足給定精度條件下的計(jì)算過(guò)程。同時(shí)結(jié)合換熱方程及熱平衡方程，建立管網(wǎng)水系統(tǒng)非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)數(shù)學(xué)模

3、型和流體換熱耦合平衡方程。 其次在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及壓頭不變條件下，參照電網(wǎng)絡(luò)有關(guān)概念給出空調(diào)管網(wǎng)微分靈敏度的概念，即管網(wǎng)元件的微小變化對(duì)整個(gè)管網(wǎng)性能的影響，并用管網(wǎng)增量法推導(dǎo)出空調(diào)管網(wǎng)微分靈敏度的數(shù)學(xué)模型，求得原管網(wǎng)的數(shù)值解后進(jìn)行管網(wǎng)靈敏度分析。 第三，對(duì)構(gòu)造的實(shí)值函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，用線形逼近法求出元件參數(shù)變化對(duì)整個(gè)管網(wǎng)的變化的影響，即推導(dǎo)出大變化靈敏度理論，并驗(yàn)證該理論的正確性。 第四，引入模糊數(shù)學(xué)原理，能夠處理存在于參

4、數(shù)選取過(guò)程中的主觀因素和模糊現(xiàn)象，在保持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不變的情況下，將網(wǎng)絡(luò)圖論的常規(guī)算法適當(dāng)擴(kuò)展，即可求得管網(wǎng)的模糊最小樹(shù)，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)管路阻抗最小或鋪設(shè)管長(zhǎng)最短，以及投資和運(yùn)行費(fèi)用最省等組合最優(yōu)問(wèn)題提供了又一決策方法； 最后，利用實(shí)驗(yàn)室土壤源熱泵水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，在系統(tǒng)用戶變負(fù)荷情況下，對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析與模擬結(jié)果驗(yàn)證。 通過(guò)以上研究，確定管網(wǎng)調(diào)節(jié)優(yōu)化方程，使動(dòng)力源功耗最小，管路阻力最低，達(dá)到節(jié)能目的。本文對(duì)管網(wǎng)水系統(tǒng)輸配