基于模糊区间优化的建筑空调系统预测控制方法

为进一步保障办公建筑室内人员的热舒适需求,提出一种基于模糊区间优化的建筑空调系统预测控制方法.首先,基于建筑运行数据,充分考虑地理位置、气候环境及人群差异性对舒适感受的影响,采用模糊规则隶属度函数对传统舒适指标进行优化,明确室内人员舒适感受的温度区间;然后,采用模型预测控制(model predictive control, MPC)方法对空调设定值进行调控,同时,结合区间控制策略使办公建筑的室内温度维持在所提出的舒适温度区间;最后,通过建筑环境智能监控系统对提出的方法进行实验验证,室内人员的舒适满意度提高了34%.结果表明,提出的模糊热舒适区间可以更好地满足室内人员的舒适感受,而且结合区间MPC方法,可以在保证室内温度舒适的同时减少MPC控制器的输出动作次数.     

室内温、湿度对人体热舒适和空调能耗影响的研究

以采用一次回风集中空调系统的办公建筑为例,就室内温、湿度设计参数对空调房间热舒适环境和空调系统能耗的影响进行了分析。研究结果表明,在同样的室内人体热舒适环境(等效温度)的条件下,随着室内温度的增加,一次回风系统的需冷量和总的耗能量是增加的。因此,夏季提高空调室内温度是不节能的。在相同热舒适(等效温度)条件下,要减少空调系统的冷负荷,室内设计温、湿度参数在推荐的热舒适区范围内,宜采用较大的室内相对湿度和较低的室内干球温度的组合,或采用较高的等效温度。     

基于蚁群算法的变风量空调室温控制研究

在变风量空调系统中,采用总风量控制方式改变空调区域送风量以满足人们的舒适性要求.针对常规PID控制参数优化困难的问题,提出了采用蚁群算法对风机变频调速和室内温度控制环节中的PID控制优化,并将常规PID控制和基于蚁群算法的PID控制在MATLAB仿真环境中进行仿真对比.通过对比结果表明,基于蚁群算法的PID控制策略能使系统的动态稳定性得到较大的改善.     

陕南山地民居夏季室内热环境与能耗特性

陕南山地民居环境存在节能发展落后,夏季室内热环境差等问题.为了研究当地室内热环境状态,提高民居使用舒适和降低能耗,对该地区典型民居进行夏季室内外热环境测试.通过测试量化了当地民居夏季热环境状态,测试表明:太阳辐射以直射为主,室外温度昼夜温差大;民居一层基本可以满足舒适要求,中间层大部分时间满足舒适要求,顶层偏离舒适要求.根据能耗计算结果,提出陕南民居一层和中间层可不设置空调,顶层受太阳辐射影响空调能耗较高,应设置隔热构造降低空调能耗.     

关于对公共建筑舒适性空调温度的探讨

分析了公共建筑空调的热舒适性的现状 ,指出了人们在公共建筑的热舒适受人体衣着薄厚及室内外温差的影响 ,阐述降低公共建筑的室内空调参数标准和改变空调温度的设定值是一种可行、有效的建筑节能举措 ;提出公共建筑夏季、冬季空调温度的建议值     

居住建筑室内热环境低能耗营造的多目标设计方法

人居环境改善涉及重大民生问题,节能减排是国家重大战略。因此,有必要寻求合理的居住建筑设计方法,使设计方案既满足居民的室内热舒适需求又能降低建筑能耗。基于多目标遗传优化算法,建立能够对建筑设计方案进行优化、实现增加室内热舒适时间比例的同时降低建筑全年冷热负荷的居住建筑设计双目标优化模型。最后,以重庆典型户型为实例进行优化,优化后的设计方案建筑全年冷热负荷降低了47.74%,室内热舒适时间比例提高了3.94%,验证了模型的可行性和准确性。     

供冷参数对复合空调室内热湿环境的影响分析

供冷参数的不同组合会导致置换通风与辐射冷板复合空调室内热湿环境及系统运行费用的不同.因此,选取合适的送风和冷板组合供冷参数对复合空调系统的设计是十分重要的.针对采用复合空调系统的办公室的室内温、湿度及速度场进行了CFD仿真,揭示了送风温度、相对湿度及速度、冷板表面温度及冷板与天花板面积比等参数变化对室内热湿环境及流场分布的影响规律;给出了通风系统与冷顶板供冷量随各参数的变化情况.按正交试验设计法安排了5因素5水平模拟试验方案,进行了数值模拟,并分析了各供冷参数与热舒适性指标PMV的相关性,提出了使室内热环境和通风效率最佳的组合供冷参数.     

由盘管旁通调节系统造成的空调区相对湿度的变化

盘管旁通系统是许多空调系统常用的温度调节方法,但由此会产生相对湿度偏离设计工况的问题。在某些情况下,相对湿度变化相当大,会造成空调区内人员的不舒适感。本文针对室内空气混及合空气两种旁通调节系统,采用 ASHRAE 的温湿度算法利用计算机迭代计算来确定室内相对湿度。在这一分析中,使用的参数有设计显热比、新风量和各种室外设计工况。固定冷盘管出口处的空气状态,按典型的方式改变室内显热冷负荷,研究由此引起的室内相对湿度的变化。     

辐射供冷位置对室内热舒适和能耗的影响分析

辐射供冷空调系统是一种舒适、节能的新型空调系统。为了对比地面、顶板、墙面3种辐射供冷末端位置的室内热舒适和能耗情况,以济南市某办公建筑为例,利用仿真软件建立了辐射供冷加独立新风的复合空调系统,对比分析了3种辐射供冷方式的室内热舒适和房间能耗。结果表明：3种辐射供冷模型下,室内的相对湿度都在40%～60%舒适范围内;墙面和顶板辐射供冷的预测平均投票(Predicted Mean Vote, PMV)值在0.25～0.50之间,而预测不满意百分数(Predicted Percentage of Dissatisfied, PPD)值小于10%,PMV-PPD指标达到了Ⅰ级,热舒适性较好;在设计日运行时间内,地面、顶板、墙面辐射供冷的总能耗分别为5.59、6.23、6.16 kW·h,地面辐射供冷的节能性最好。     

顶板和地板辐射供冷方式下的室内热舒适研究

对顶板和地板辐射供冷的室内热舒适进行研究可为优化供冷系统,提出能够满足人体热舒适的、较为合理的辐射供冷方式提供一定的理论依据。文章阐述了顶板和地板辐射供冷两种辐射供冷模式及其辐射供冷机理,分析了室内热舒适影响因素。以济南市某个应用辐射供冷空调技术的实验房间为研究对象,采用Airpak构建仿真房间模型,进行数值模拟,从室内垂直温差、PMV—PPD指标及吹风感三方面对比分析了顶板辐射和地板辐射两种供冷方式对室内热舒适的作用效果。结果表明:顶板辐射供冷沿房间高度方向垂直温差小于3℃,而地板辐射供冷垂直温差过大,不能满足局部热舒适要求;顶板辐射供冷的PMV值基本处于-0.5~+0.5的范围,人体离最佳热舒适状态最近,而地板辐射供冷只能保证在人体周围取值时能够得到比较满意的PMV值;两种供冷模式对于吹风感的不满意率PD均小于15%,都能满足人体对于吹风感热舒适的要求。     

冬季室内热环境与被褥微气候的匹配

冬季睡眠状态下,室内热环境与被褥微气候分别对人体头部和被覆躯体的热感觉造成直接影响。为了分析两个热环境的匹配关系以满足睡眠人体的热舒适水平,实验在不同的室内温度下,调节被褥微气候温度,测试了受试者的皮肤温度,并记录了热感觉和热可接受水平。研究结果表明:睡眠状态下,相比于室内热环境,人体热感觉对被褥微气候更敏感;此外,通过分析室内热环境和被褥微气候分别与整体热感觉和整体不满意率的关系,得到了睡眠热环境舒适区间。     

南方建筑非透明围护结构热工与节能设计

如何兼顾冬夏两季建筑供暖空调负荷和能耗,保证室内热环境质量,确定最适宜的热工特性,是长期困扰中国南方建筑围护结构热工与节能设计的难点。通过对夏热冬冷和夏热冬暖地区建筑在采暖、空调与自然通风条件下动态热过程的分析,研究了这一地区围护结构热特性与能耗的制约关系,以及对室内热环境与建筑热稳定性的作用机理。在兼顾冬季保温与夏季隔热的情况下,将建筑全年能耗作为控制目标,从室内热环境质量、节能效果、围护结构的安全性、可靠性、经济性和实用性等角度评价目前所采用的围护结构节能技术存在的问题,提出一种适宜南方气候的建筑围护结构热特性指标及构造形式。     

非均匀环境下人体热舒适研究进展

非均匀环境热舒适已成为当前研究的热点。从非均匀环境下的局部热感觉、局部热感觉对整体热感觉的影响、生理参数用于热舒适分析与评价、非均匀热环境热舒适评价方法四个方面对非均匀环境的热舒适研究进行了综述,分析了当前研究中存在的一些问题,探讨了今后研究方向。     

INFLUENCE OF TEMPERATURE-DEPENDENT PROPERTIES ON THERMAL STRESSES RESPONSE AND OPTIMUM DESIGN OF C/M FGMS UNDER THERMAL CYCLIC LOADING

The influence of temperature-dependentproperties on thermal stresses response and optimum design ofnewly developed ceramic-metal functionally graded materialsunder cyclic thermal loading and high temperature gradientenvironment is studied. The thermal conductivity of materialis considered to be dependent on the temperature. In this pa-per, the thermal stresses response of the material is calculatedusing a nonlinear finite element method. Emphasis is placedon the influence of temperature-dependent properties on thethermal stresses response characteristics, the thermal stressesrelaxation properly and the thermal stresses history under thedifferent graded compositional distributions and differentheat flux magnitudes. Through the analysis, it is suggestedthat the influence of temperature-dependent properties can notbe neglected in the thermal stresses response analysis and theoptimum design process of the material must be based on thetemperature-dependent thermo-elastic-plastic theory.     

基于比等效热阻法的片状填料填充聚合物复合材料的导热性的预测

基于比等效热阻法建立了简化了的片状填料填充聚合物基复合材料的导热模型并推导出了相应的等效导热系数公式。以云母片填充聚乳酸为例,应用有限元软件ANSYS建立了云母体积分数在11％下的聚乳酸/云母复合材料的三维稳态热传导单元模型,并模拟了热流沿云母片厚度方向和径向传递的过程。结果表明,当热流沿云母片轴向方向上流动时,经ANSYS模拟求得的复合材料的等效导热系数和文中推导的公式的所给出的预测值更为接近;当热流沿云母片的径向流动时,随着云母体积分数的增加,复合材料的等效导热系数的预测值呈指数性增长,并且高于ANSYS的计算结果。有限元结果和本文的公式均表明,片状填料填充聚合物复合材料的等效导热系数可分解为是沿热流不同正方向上的贡献,更长的等效导热路径使片状颗粒在填充聚合物后能提供更为出色的导热性能。     

低气压环境被服系统总热阻计算模型

服装热阻是影响人体热舒适的重要因素之一,夜间睡眠状态下的被服系统总热阻包括人体所穿服装热阻与整个床褥系统热阻。针对低气压环境,目前,尚缺乏被服热阻实验数据,也没有可参考的被服系统总热阻的理论计算模型。以人体睡眠状态被服系统总热阻计算方法为依据,引入气压修正项对相关参数进行修正,建立了适用于低气压环境的被服系统总热阻的修正计算模型,并用模型计算了冬夏典型被服系统总热阻,分析了气压减小对总热阻的影响,发现冬夏季被服系统总热阻均随大气压力降低而升高,增加百分比最大值均为42%,且均出现在被子覆盖率为23.3%的条件下,当海拔低于3 000 m时,由被子覆盖率引起的被服系统总热阻增加系数不超过0.05。     

重庆夏季教室热环境研究

以重庆地区高校教学楼为研究对象,分析了教室室内热环境.利用问卷调查和现场测试的方法从主观和客观两方面描述了教室室内热环境状况,得出了该环境下学生可接受的热环境范围,分析了预测热感觉与实测热感觉的差异以及风速对热感觉的影响,提出了改善教室室内热环境的几点措施.     

金属-陶瓷梯度材料动态热应力响应变物性分析模型研究

研究了梯度材料在承受热冲击载荷作用时的动态热应力响应分析模型问题。研究的重点是分析材料的变物性特性(即材料的热学和力学性能依赖于温度的特性)对动态热应力响应的影响。分析结果表明,当梯度材料承受热冲击栽荷作用时,变物性特性对材料的动态热应力响应的影响十分明显,在对梯度材料进行评价和优化设计时,必须采用动态热应力响应变物性分析模型进行分析。     

多孔介质有效导热系数的实验与模拟

应用实验与数值模拟相结合的方法研究了多孔介质的有效导热系数.将分形理论与孔道网络模型相结合的分形孔道网络模型用于研究多孔介质的有效导热系数,为太阳池储热、地源热泵传热、食品干燥等方面打下了基础.模拟计算结果与实验结果吻合较好,证明了分形孔道网络模型适用于计算多孔介质的有效导热系数.研究了孔喉比、配位数、垂直热流方向喉道比例、喉道长度、孔隙率、固体骨架导热系数(K.)及流体导热系数(Kf)等多方面对多孔介质有效导热系数的影响.结果表明,垂直热流方向喉道会增大多孔介质的热阻,降低多孔介质的有效导热系数.当K8大于Kf时,随着孔喉比的增大以及喉道长度的减小,多孔介质的有效导热系数越大.当平行热流方向喉道数目相等时,多孔介质的有效导热系数随着配位数的减小而增大;当垂直热流方向喉道数目相等时,多孔介质的有效导热系数随着配位数的增大而增大.     

精密机械热误差校正机理及参数遗传优化

在研究精密机械热误差校正机理基础上，提出了主动热校正控制变形误差的精度指标，并研究了减少与增加热控制源对控制精度指标的影响．研究表明主动热校正的控制精度与热控制源数目、控制源位置及控制源的幅值有关，优化的目的是获得最佳的控制源组合及幅值参数，使热误差控制精度指标最小．由于热控制源幅值必须满足一定的设计约束，针对其幅值参数确定的困难性，引入遗传优化算法，该算法具有简单实用的特点，有较强的通用性．实例研究表明，热误差校正控制机理对变形校正控制系统的设计具有指导作用，遗传优化热控制源幅值参数具有快速全局收敛的优点．