基于PMV的多区域暖通空调事件触发间歇控制研究

提高建筑能源管理效率一直是研究的热点问题,尤其是暖通空调(HVAC)作为主要的能源消耗者.本研究针对多区域HVAC系统,提出了一种基于预测平均感觉值(PMV)的事件触发间歇控制策略,旨在提升建筑的能源管理效率及室内热舒适度.将PMV指数范围作为事件触发间歇控制的规则,设计了相应的间歇控制器,可以得到多区域HVAC系统室内温度维持在可接受范围内的可行条件,同时排除了Zeno行为;通过数值仿真与连续控制策略的对比分析,证实了该控制策略在提供良好热舒适性的同时,具有显著的节能优势.

热湿环境参数对PMV及空调能耗的影响研究

通过正交数值实验分析了热湿环境参数对PMV影响的显著性,在通常的环境参数变化范围内,影响程度从大到小依次是:空气温度、风速、平均辐射温度及相对湿度.分析了4大环境参数在定PMV控制时对能耗的影响规律及影响显著程度.保持PMV不变的前提下,分别比较了不同热湿环境参数组合下的能耗,发现不同组合之间能耗差异较大,说明其中存在最优参数组合,使得满足人体热舒适的前提下能耗最小.研究结果为今后实现空调系统的PMV优化控制提供了方向和依据.

基于人体热量平衡模型的天津地区中暑气象风险预报技术研究

基于2016—2020年天津市中暑门诊和住院就诊数据,利用广义相加模型和分布滞后非线性模型对气象要素与中暑就诊率的关系进行了分析,引入人体热量平衡模型和热舒适评价指标(PMV),建立了本地化中暑气象风险预警指标。结果表明:天津地区中暑门诊人数和住院人数集中在每年6月下旬到8月上旬,5年中84%的中暑高发事件集中在6次连续过程中,其发生与当日和前一日气象条件相关性最高,当最高气温大于35℃时,中暑人数明显增多。男性比女性更易中暑,老人就诊率显著高于一般人群。中暑就诊率与平均气温、最高气温、相对湿度、太阳辐射强度呈正相关,与平均气温相关性最强,与风速呈负相关。引入人体热量平衡模型,显示PMV与中暑就诊率的相关性高于任何单一气象要素,PMV在评价中暑气象风险方面具备明显优势。并且,以PMV为关键指标形成预报方程。

计及多区域用户差异化PMV的柔性负荷多功率级调控策略

柔性负荷作为需求侧重要可调资源,能够参与电力系统灵活调节,促进新能源消纳。柔性负荷调控中存在的负荷功率属性、用户差异化舒适度以及状态序列等异构性问题,成为调控时需要考虑的难点。针对上述问题,该文首先利用预测平均指标(predicted mean vote,PMV)舒适度指标综合量化用户舒适度,建立计及PMV的柔性负荷多功率级调节模型;然后根据聚类算法和PMV-PPD模型,提出计及多区域用户差异化PMV的消纳量分配策略;其次基于功率状态队列对单功率级和多功率级柔性负荷群开展联合调控策略,根据消纳量变化动态调节负荷功率。算例仿真表明所提策略相比传统方法能进一步实现精准消纳,显著提升用户舒适度,同时使多功率级负荷平稳运行。

基于PMV-PPD的车室内正压评价与研究

在研究装载机驾驶室时,很少考虑到驾驶室正压的问题,利用计算流体动力学(CFD)建立驾驶室有限元模型,通过仿真计算,得出装载机驾驶室内速度场和温度场的分布。经实车试验,验证了CFD模型的合理性和可信性。基于此模型,提出一种运用FLUENT自定义场函数的方法,对预计平均热感指数-预计不满意率(PMV-PPD)热舒适性指标进行UDF编译,分析空调不同送风速度下驾驶室内热舒适性和正压对人体的影响。结果表明:设定送风温度为35℃,当送风速度在7.5~8.5 m·s;的区间内,驾驶室内正压能满足大于50 Pa、小于200 Pa的要求,并且驾驶员表面(PMV-PPD)值的分布基本合理,此条件下人体热感觉比较舒适,驾驶室整体内热环境良好。

基于PMV的空调房间舒适性仿真分析与优化

空调房间内的气流组织是影响舒适性的重要因素。采用STAR-CCM+软件对冬季制热工况下某空调房间内的气流组织和热环境进行了数值模拟,对人体模型附近的速度场、温度场进行了分析,并对PMV进行了理论计算。结果表明:当导风板角度位于制热默认角度53°时,人体PMV整体偏高,舒适性较差;将默认导风板角度优化调整为28°后,舒适性明显提升。

预计平均热感觉指数PMV的简化计算法

预计平均热感觉指数PMV是国际标准组织公认的热环境评价指标,但由于PMV计算模型所含参数量较多,计算过程复杂,通常需要借助计算机或者作图法进行计算。通过人体辐射散热项线性化、辐射换热系数与对流换热系数综合、引入折算温度、用易得的皮肤平均温度代替难以获得的服装外表面温度的处理方式,将PMV计算模型中的人体辐射散热项与对流散热项综合并简化;然后基于PMV值大小是人体散热量偏离Fanger"热中性"条件下散热量的差值所产生的理念,得出了可实现现场快速手工计算的PMV简化模型。简化后的PMV计算模型相对于Fanger的PMV计算模型的计算误差很小,可忽略。

基于CS-BPNN算法的飞机客舱PMV指标预测

针对飞机客舱热舒适度评价指标预测平均投票数(PMV)的各影响因素之间存在复杂的非线性和迭代求解关系问题,采用经布谷鸟搜索(CS)算法优化的BPNN来预测客舱PMV指标。通过对PMV模型参数分析,选出PMV主要影响因素作为预测模型的输入,利用CS算法的全局优化能力来解决BPNN易陷入局部最优及其收敛速度慢的问题,并对其初始阈值和权值进行优化。仿真结果表明,与GA-BPNN和PSO-BPNN相比,CS-BPNN预测模型具有较小的预测误差和良好的预测精度。所提方法在客舱PMV指标的预测中有较好的应用前景。

人体热感觉实测值偏离预测值的原因分析

目的研究建筑环境中人体热感觉实测值偏离预测值的原因,明确PMV指标的应用条件和适用场所。方法在工程实践应用中,许多学者发现实测热感觉投票值TSV与预测热感觉投票值PMV有一定偏差,笔者借鉴已有研究,通过查阅相关文献来探寻服装热阻、新陈代谢率、个体差异、建筑类型、行为习惯等因素对该现象的影响。结果服装热阻和新陈代谢由于影响因素复杂,无法得到准确的量化值,导致人体热感觉预测值的不准确。同时人群个体差异性和建筑类型均会影响人体热感觉预测值的准确性。结论面对复杂多变的热环境舒适性评价问题,不能直接套用PMV模型,应把人为因素和环境因素综合起来考虑。

高速列车司机室内热舒适性的评价与优化

高速列车司机室是整个列车运行的控制中枢,舒适的热环境可有效保证司机良好的工作状态,从而提高列车运行的安全性。本文利用Airpak三维软件对某型高速列车司机室内夏季和冬季极端工况下的热环境进行仿真计算,对司机室内的热舒适性进行评价。计算结果表明:夏季极端工况(室外温度35℃)下,司机头部温度偏高,头部PMV值偏大,人体感觉偏热;冬季极端工况(室外温度-20℃)下,热环境参数指标满足热舒适性要求。在不改变原有送风系统结构设计的前提下,对司机室空调送风口的风量分配以及送风角度进行了优化。仿真结果表明:优化后的司机室热环境得到明显改善。

甘肃乡域中小学教室冬季室内热环境研究

选取5所典型中小学学校的12间教室为对象,对其冬季室内热环境参数进行了测试,同时对366名学生的热感觉情况进行了问卷调查。结果显示:预测和实测中性温度分别为15.1℃和14.7℃,期望温度约为15.6℃;90%的学生认为11.9~17.1℃为舒适温度范围,温度取值比规范规定值低,表明在当地寒冷的气候条件、衣着习惯、心理期望等因素作用下,青少年学生形成了对偏冷环境的适应性。利用适应性PMV模型(aPMV)可对青少年学生的平均热感觉进行较为准确的预测。

基于热感觉指标确定热舒适判据的一项国际标准简介

介绍了国际标准ISO7730-2005《热环境人类工效学——基于PMV-PPD计算确定的热舒适及局部热舒适判据的分析测定和解析》在1994年版本基础上增加的内容,包括热环境等级划分、整体热舒适长期评价、局部热不舒适、非稳态热环境与适应性等。与美国标准ANSI/ASHRAE55-2004相比,该标准增加了热环境等级划分、整体热舒适长期评价等规定,更便于操作。该标准对于我国热舒适研究和建筑室内热湿环境评价标准的编制具有参考价值。

深井高温热环境的数值评价

根据井下工作面热环境的特点,采用了数值模拟的方法,对高温巷道中的热环境进行数值模拟计算,并应用预计热舒适指标(PMV)对不同设计参数的井下环境的热舒适程度进行科学的评价,给出了高温巷道中的速度场、温度场、热舒适PMV值。以某矿山高温巷道为实例进行了热环境评价,得出了热环境评价结果。结果表明在温度为40℃的高温巷道中,采用入口处风速为0.8m/s即可满足通风降温的要求,所得结果更具有直观性、准确性,为最优通风降温方案的确定提供了技术依据。

自然通风建筑热舒适评价模型

针对自然通风建筑环境内预计平均热感觉指数PMV与实际热感觉投票值TSV有明显偏差的问题,总结分析了目前自然通风建筑热舒适评价模型的研究成果,介绍了PMV修正模型和适应性模型以及将二者结合的预测适应性平均热感觉aPMV模型。结果表明,3种评价模型均可预测自然通风建筑的热舒适性,但各有优缺点。虽然目前我国已有针对自然通风建筑的热舒适性评价标准,但PMV模型与适应性模型相结合的研究还不够,二者结合的作用机理尚不完全明确。如何利用已有的评价模型指导自然通风建筑的设计和运行,使之发挥更大的节能潜力是未来自然通风建筑热舒适性研究的方向之一。

自燃火灾巷道烟流的数值模拟及安全评价

笔者以铜坑矿为工程实例,利用矿井火灾巷道烟气流动所遵循的基本守恒方程组和控制方程组,对烟气流动特性进行数值模拟,得出了自燃火灾巷道内烟气流动的速度场、温度场详细分布情况。并采用预计热舒适指标(PMV)、预计不满意百分比(PPD)对巷道中的空气质量进行了安全评价。结果表明采用数值模拟法对于研究矿山自燃火灾巷道内烟气流动的运动情况更为直观,可视化强;采用的热舒适度评价指标更突出了以人为本。通过模拟计算结果,可以为铜坑矿地下火和毒气蔓延的控制以及火区特大事故应急救援预案的制定提供技术依据。

基于太阳辐射影响的室内热环境特性

通过实验测试和理论计算,从平均辐射温度和实际热感觉投票等方面综合分析了太阳辐射影响下室内热环境特性的变化规律,分析了适用于此环境下平均辐射温度的计算方法,并提出了现阶段空调分区存在的问题,研究了更为细致的空调分区方法。研究表明:太阳辐射影响下室内热环境整体呈现不均匀分布的现象,壁面温度、空间温度及平均辐射温度与太阳辐照度之间存在密切联系;当室内环境受太阳直射影响时,使用黑球辐射温度换算得到平均辐射温度的方法存在一定偏差,使用辐射区平均辐射温度理论值计算得到的PMV与人体实际热感觉投票值基本一致;建议在建筑内外区划分的基础上,对建筑进行更为细致的分区,以便对建筑不同区域的瞬时负荷实时调控,以期达到热舒适及节能的目的。

高校建筑物夏季热舒适研究

针对夏季室内热环境,以马鞍山市某高校建筑物为研究对象,现场测试了教室、图书馆和公寓等的温度、湿度、风速和平均辐射温度,用热舒适方程进行计算,结果表明:热舒适性指标预测平均热感觉指数在1.18～2.25之间,相应的预测不满意百分比在34.91%～86.52%之间。

办公建筑内地板送风和置换通风模式对室内环境质量影响的数值模拟对比研究

对地板送风和置换通风进行了理论分析和比较,利用数值计算分别对某办公室采用地板送风和置换通风进行了模拟,从PMV、PPD、通风效率等方面对模拟结果进行分析,最终得出结论:地板送风比置换通风具有更大的送风温差,且工作区的温度梯度较小,更具有舒适性和节能性,可以为工程设计和运行管理提供有益的参考。

建立一种新的热适应预测评价模型——预测热感觉PTS模型

对现有热舒适模型及热适应模型存在的问题进行了思考。利用ASHRAE热舒适数据库中的数据,结合标准有效温度SET,建立了能够体现适应性的热感觉预测评价模型--预测热感觉PTS模型。该模型不仅能够对各种环境下人的热感觉进行预测,还能够反映适应性差异。建立了针对我国不同气候区的预测评价模型及世界典型气候类型下的模型。通过验证发现,该模型准确性高,实用性强,可用于指导实际建筑的设计和评价。

室内热环境自动控制方法综述

分析了室内热环境自动控制方法,将其归纳为4个发展阶段:基于设定值的控制、基于PMV的控制、基于热感觉表达的控制、基于热感觉预测的控制。介绍了每个阶段的室内热环境自动控制方法的优缺点。随着信息技术、人工智能技术的发展,基于热感觉预测的室内热环境自动控制方法是室内热环境自动控制技术的发展方向。