模擬自然風(fēng)的研究及其熱舒適性評(píng)價(jià).pdf

1、在現(xiàn)代社會(huì)的生活和工作環(huán)境中，室內(nèi)熱環(huán)境與人們息息相關(guān)，良好的室內(nèi)熱環(huán)境不僅有益于人們身心健康，還有助于提高室內(nèi)工作效率和降低建筑能耗。然而，目前通過(guò)電扇和空調(diào)設(shè)備等人工方法建立室內(nèi)熱中性環(huán)境的同時(shí)，也導(dǎo)致了室內(nèi)環(huán)境污染、能耗增加、人體體溫調(diào)節(jié)功能和適應(yīng)能力下降等一系列室內(nèi)環(huán)境問(wèn)題，這與自然風(fēng)帶來(lái)的自然、清新、柔和、多變、吹風(fēng)感受舒適和降溫效果良好的自然環(huán)境差異很大。
　　 本文綜合運(yùn)用信號(hào)測(cè)試技術(shù)、模擬控制技術(shù)、分形及混沌理論

2、和熱舒適理論，從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面研究了自然風(fēng)與機(jī)械風(fēng)的氣流特性、自然風(fēng)模擬技術(shù)、自然風(fēng)與模擬自然風(fēng)的分形及混沌特性和模擬自然風(fēng)的熱舒適性評(píng)價(jià)，目的在于研究自然風(fēng)的特性并應(yīng)用于空調(diào)裝置，通過(guò)模擬自然風(fēng)來(lái)改進(jìn)空調(diào)末端裝置的送風(fēng)模式，改善吹風(fēng)的人體熱舒適感覺，提高室內(nèi)熱環(huán)境的舒適性和節(jié)約能源。研究中首先確定了對(duì)人體有良好熱舒適作用的自然風(fēng)概念，明確了自然風(fēng)采樣分析和空調(diào)裝置自然風(fēng)模擬研究的對(duì)象。通過(guò)對(duì)不同環(huán)境下自然風(fēng)和不同設(shè)備的機(jī)械風(fēng)進(jìn)行采樣

3、，建立風(fēng)速樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)采樣的風(fēng)速樣本進(jìn)行平均風(fēng)速、風(fēng)速概率分布、湍流度、自相關(guān)函數(shù)和頻譜函數(shù)等氣流特性參數(shù)分析。研究表明，采樣的自然風(fēng)與機(jī)械風(fēng)的波動(dòng)規(guī)律、風(fēng)速概率分布、湍流度、自相關(guān)函數(shù)和頻譜函數(shù)等氣流紊動(dòng)特性參數(shù)有明顯的區(qū)別。
　　 以Takens定理為基礎(chǔ)，基于相空間重構(gòu)理論，運(yùn)用G-P算法和小數(shù)據(jù)量法對(duì)采樣的自然風(fēng)進(jìn)行計(jì)算，采用最小二乘法進(jìn)行一元線性回歸分析，得出表征自然風(fēng)具有分形特性的分形維數(shù)和混沌特性的最大Lyapu

4、nov指數(shù)。同時(shí)提出了一種改進(jìn)的簡(jiǎn)易識(shí)別無(wú)標(biāo)度區(qū)間的方法，給出風(fēng)速序列動(dòng)態(tài)變化的影響因子及系統(tǒng)有效自由度。研究表明自然風(fēng)具有分形及混沌特性。
　　 運(yùn)用PLC信號(hào)控制技術(shù)，研制模擬自然風(fēng)的空調(diào)裝置，對(duì)空調(diào)裝置在電機(jī)變速工況下模擬自然風(fēng)和恒速工況下穩(wěn)態(tài)機(jī)械風(fēng)的特性進(jìn)行測(cè)試，并分析兩組工況下送風(fēng)的波動(dòng)規(guī)律、湍流度、概率分布、自相關(guān)性及頻譜特性等氣流紊動(dòng)特性。研究表明，當(dāng)采用自然風(fēng)為控制信號(hào)來(lái)模擬自然風(fēng)時(shí)，此裝置能產(chǎn)生與控制信號(hào)自然風(fēng)

5、相似的的動(dòng)態(tài)風(fēng)，其氣流紊動(dòng)特性與控制信號(hào)有很好的一致性，其送風(fēng)在低頻區(qū)域能量較高，高頻區(qū)域能量較低，頻譜曲線變化劇烈；當(dāng)裝置電機(jī)恒速工況時(shí)，其出風(fēng)頻譜曲線變化平緩。同時(shí)，運(yùn)用G-P算法和小數(shù)據(jù)量法對(duì)采樣的模擬自然風(fēng)和控制信號(hào)自然風(fēng)進(jìn)行計(jì)算，得到了表征模擬自然風(fēng)和控制信號(hào)自然風(fēng)均具有分形特性的分形維數(shù)和混沌特性的最大Lyapunov指數(shù)，結(jié)果表明模擬自然風(fēng)與控制信號(hào)自然風(fēng)具有相似的分形及混沌特性。
　　 基于人體熱舒適方程，采用P

6、MV-PPD熱舒適性模型，在等溫條件下運(yùn)用PMV-PPD指標(biāo)對(duì)模擬自然風(fēng)進(jìn)行指標(biāo)評(píng)價(jià)，提出了動(dòng)態(tài)風(fēng)速與PMV-PPD的關(guān)系。同時(shí)，進(jìn)行人體熱舒適性實(shí)驗(yàn)對(duì)模擬自然風(fēng)和穩(wěn)態(tài)機(jī)械風(fēng)兩種不同送風(fēng)模式的吹風(fēng)感覺、熱環(huán)境舒適性、熱感覺指標(biāo)TSV和熱舒適指標(biāo)TCV等指標(biāo)進(jìn)行主觀問(wèn)卷調(diào)查的投票評(píng)價(jià)。研究表明，與穩(wěn)態(tài)機(jī)械風(fēng)相比，模擬自然風(fēng)適合于不同人體的廣泛熱舒適性范圍，其吹風(fēng)感覺、熱環(huán)境舒適性、熱感覺指標(biāo)TSV和熱舒適指標(biāo)TCV等方面均有所改善，模擬自