建筑空调系统中空气-空气能量回收过程热学分析与性能评价研究

基本信息
批准号:51608296
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:张涛
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:唐海达,谢瑛,柳珺,项翔坚
关键词:
性能评价空气空气热回收空调系统空气处理过程热学分析
结项摘要

Air-air heat recovery device is a common component for recovering energy in air-conditioning system. It’s of significant importance for reducing energy consumption of the air-conditioning system and achieving building energy-saving. Thermological analysis and performance evaluation of the air-air heat recovery device will be investigated in present research, which mainly includes three aspects as following. The first is the thermological analysis of the air-air heat recovery process. The ideal and actual air-air heat recovery process in buildings will be constructed and compared. The thermological parameter such as entransy will be adopted as the index to investigate the loss or dissipation existing in the heat recovery process, taking the influences of both heating/cooling capacity and energy grade into account. The dissipations arising from unmatched flow rates, inlet parameters and etc. will be clarified. Approaches to improve the performance of the heat recovery process could then be proposed through reducing the dissipations. The second aspect is to focus on the performance evaluation of the heat recovery process. Heat recovery efficiency is usually chosen as the index evaluating the performance of the heat recovery device. The relation between the recovered energy, the corresponding energy grade and input power consumption of the recovery process will be explored in the present research. The energy efficiency ratio of the heat recovery process and the entire air handling process could be depicted comprehensively. The appropriate index could be derived for the performance evaluation of the air-air heat recovery process. The last is to investigate the climate appropriateness of different heat recovery approaches based on the thermological analysis and performance evaluation. The annual performances of different air-air heat recovery approaches will be studied under different outdoor climates. Then the comparison between air-air heat recovery process and other handling process such as precooling using high temperature chilled water could be carried out. An appropriate air handling process could be constructed in the end. The current research will provide a novel perspective to analyze the air-air heat recovery process in the air-conditioning system. It’s also believed that theoretical guide could be obtained for structure optimization and performance evaluation of an actual air handling process.

空气-空气热回收装置是空调系统中常见的能量回收设备,对降低空调能耗、实现建筑节能具有重要作用。本项目主要针对空调系统中空气热回收过程开展热学分析及性能评价研究,具体包括:1)空气热回收过程热学分析,从理想和实际热回收过程出发、综合考虑能量和品位影响,利用热学参数量化描述其损失(耗散)特性,阐明流量、参数等不匹配损失,从减少损失出发提出改善其性能的有效措施;2)空气热回收性能评价研究,与侧重热回收效率的传统评价体系相比,进一步探究所回收冷热量、品位和风机等电耗投入的关系,综合刻画热回收及整个空气处理过程的能效比,建立合理的热回收过程性能评价指标;3)热回收方式气候适宜性研究,以热学分析和性能评价研究为基础,研究典型气候下不同热回收方式的全年性能,综合考量热回收与其他处理方式(如预冷)的优劣,构建合理空气处理方案。本研究将为空气热回收过程提供新的分析视角,为实际方案优化、比选提供理论指导。

项目摘要

空气-空气热回收装置是空调系统中常见的能量回收设备,对降低空调能耗、实现建筑节能具有重要作用。本项目主要针对空调系统中空气热回收过程开展热学分析及性能评价研究,主要研究内容及进展包括:1)利用热学参数火积作为指标,分析了空气显热、全热回收过程中火积耗散及相应的等效热阻的变化规律,揭示了其中流型、换热能力UA、热回收过程的流体比热容量等影响因素的作用效果,从减少损失出发通过采用分级处理方式,可有效改善空气热回收处理过程的匹配特性,减少由于驱动力分布不均匀造成的不匹配损失,并有助于提升实际全热回收过程的效率;2)以溶液全热回收装置为例,搭建了实验平台并通过实验测试了解该装置在不同新风、排风空气流量和不同循环溶液流量下的全热回收性能,并在实验数据的基础上结合理论模型进行模拟仿真,进一步分析逆流式溶液空气处理装置的整体性能,从而对溶液全热回收装置及整个溶液式空气处理过程的性能进行了分析,并为该装置的优化设计提出建议;3)选取热回收处理过程的能效比作为其性能的统一分析指标,阐释了所回收冷热量、品位和风机等电耗投入的关系,为刻画热回收及整个空气处理过程的能效比提供了有力工具,建立起合理的热回收过程性能评价指标;将其与空气处理各环节的性能统一对比,可以合理分析热回收处理过程的有效性,对热回收是否需要旁通等流程设计提供指导。在实际热回收装置分析中,对实际空气处理机组的处理性能进行了测试分析。针对不同空气热回收装置的运行性能,选取典型城市室外参数,研究了考虑整个热回收装置的能耗付出与冷热量收益之后的COP变化情况。.本项目建立了建筑空调系统中空气热回收过程的热学分析方法,为空气热回收过程提供新的分析视角,为实际空气处理过程的方案优化、比选提供了理论指导。研究圆满完成了各项预期目标,共发表SCI检索论文8篇,申请发明专利2项,出版英文著作1章,培养博士后1人、博士生1人。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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