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建筑物總耗電量的30～50％以上。2005年實施的新的《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》對空調(diào)節(jié)能設(shè)計提出了更高要求，本文對空調(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，研究者對用戶側(cè)水系統(tǒng)的整體特性研究不夠，而且缺少對水系統(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，具有一定的實用價值。 本文采用理論分析、計算機(jī)模擬和實驗驗證相結(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)流動數(shù)學(xué)模型，利用構(gòu)造的實值函數(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算過程。同時結(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)元件的微小變化對整個管網(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，對構(gòu)造的實值函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，用線形逼近法求出元件參數(shù)變化對整個管網(wǎng)的變化的影響，即推導(dǎo)出大變化靈敏度理論，并驗證該理論的正確性。 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，對空調(diào)系統(tǒng)管路阻抗最小或鋪設(shè)管長最短，以及投資和運(yùn)行費(fèi)用最省等組合最優(yōu)問題提供了又一決策方法； 最后，利用實驗室土壤源熱泵水系統(tǒng)實驗臺，在系統(tǒng)用戶變負(fù)荷情況下，對水系統(tǒng)進(jìn)行了實驗測試分析與模擬結(jié)果驗證。 通過以上研究，確定管網(wǎng)調(diào)節(jié)優(yōu)化方程，使動力源功耗最小，管路阻力最低，達(dá)到節(jié)能目的。本文對管網(wǎng)水系統(tǒng)輸配