熱濕獨(dú)立處理的新型一體化制冷空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究基本信息

將排濕和排除污染物的任務(wù)與排熱的要求分別處理，應(yīng)該是未來(lái)綜合解決熱濕環(huán)境和空氣質(zhì)量的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)考慮的方式。實(shí)行熱濕獨(dú)立處理并開(kāi)發(fā)可再生能源也是解決空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的最有效途經(jīng)之一。本項(xiàng)目在深入研究溶液除濕蒸發(fā)冷卻和輻射供冷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將溶液除濕與輻射供冷有機(jī)結(jié)合起來(lái)，基于溶液除濕而同時(shí)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立除濕和空調(diào)冷源的制備，提出了輻射供冷/溶液除濕熱濕獨(dú)立處理的新型一體化復(fù)合制冷空調(diào)系統(tǒng)。該新型系統(tǒng)不但可以將空調(diào)房間的排除顯熱負(fù)荷的任務(wù)從通風(fēng)除濕的任務(wù)中解耦出來(lái)，而且可以實(shí)現(xiàn)一套系統(tǒng)同時(shí)獨(dú)立除濕和冷源供應(yīng)問(wèn)題，系統(tǒng)的能量補(bǔ)償將采用太陽(yáng)能及其它低品位可再生能源。本項(xiàng)目的重點(diǎn)是要研究該新型系統(tǒng)的循環(huán)構(gòu)成與系統(tǒng)特性，建立濕負(fù)荷、顯熱負(fù)荷以及與冷源溫度之間相互關(guān)系的非線性模型。通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)研究，初步掌握系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律和運(yùn)行特性的研究，最佳運(yùn)行工況等，為研究熱濕獨(dú)立處理的節(jié)能環(huán)保新型一體化制冷空調(diào)奠定基礎(chǔ)。 2100433B

建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境控制的本質(zhì)是將室內(nèi)多余的熱量和濕度排除到室外的熱濕傳遞過(guò)程。由于室內(nèi)的產(chǎn)熱源和產(chǎn)濕源是不均勻的，使得目前將建筑室內(nèi)作為統(tǒng)一處理對(duì)象，由統(tǒng)一冷源制取冷量送入室內(nèi)的室內(nèi)環(huán)境控制模式造成了不同品位熱量的混合損失。如何描述這種混合損失，如何評(píng)價(jià)不同室內(nèi)產(chǎn)熱源、濕源的品位及天然冷源可利用情況，如何設(shè)計(jì)理想的空調(diào)末端，以充分利用天然冷源、并降低室內(nèi)熱濕環(huán)境處理過(guò)程的混合損失，這些問(wèn)題是室內(nèi)環(huán)境控制的核心問(wèn)題。本課題在于建立一套針對(duì)建筑室內(nèi)非均勻熱濕環(huán)境的熱學(xué)分析方法，能描述室內(nèi)不同產(chǎn)熱源、濕源的品位特征，以室內(nèi)熱源、濕源形成的溫度場(chǎng)、濕度場(chǎng)為分析基礎(chǔ)，對(duì)各種空調(diào)末端方式的混合損失進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，發(fā)展以最小混合損失為目標(biāo)的室內(nèi)熱濕環(huán)境分析理論，指導(dǎo)天然冷源的利用及理想室內(nèi)空調(diào)末端的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為空調(diào)末端方式的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)提供理論基礎(chǔ)，研發(fā)新型的空調(diào)末端裝置，降低熱濕環(huán)境控制系統(tǒng)的能耗。

本項(xiàng)目針對(duì)建筑室內(nèi)熱濕采集過(guò)程的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展研究，以包含熱源和濕源的普通辦公室、高大空間建筑和僅含熱源的信息機(jī)房三類典型建筑環(huán)境為分析對(duì)象，研究建筑室內(nèi)各種產(chǎn)熱源、產(chǎn)濕源特性，構(gòu)建了從產(chǎn)熱、產(chǎn)濕源頭到空調(diào)末端方式處理過(guò)程的熱學(xué)分析方法，對(duì)各種空調(diào)末端方式的混合損失進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，發(fā)展以“最小混合損失”為目標(biāo)的室內(nèi)熱濕環(huán)境分析理論，指導(dǎo)冷源的高效利用和室內(nèi)空調(diào)末端的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 主要研究工作及解決的主要科學(xué)問(wèn)題包括：1）室內(nèi)熱濕環(huán)境不均勻性理論分析：基于實(shí)際建筑中的產(chǎn)熱、產(chǎn)濕源特性刻畫(huà)了室內(nèi)溫度、濕度場(chǎng)的不均勻特性，分析了品位對(duì)系統(tǒng)性能的重要影響；分析了理想排熱效率和理想排濕效率，以及建立在室內(nèi)不均勻熱濕環(huán)境基礎(chǔ)之上的溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)效率；分析實(shí)際系統(tǒng)效率與理想效率之間的巨大差異，指出減少熱濕采集、處理過(guò)程中消耗溫差ΔT的重要性。2）熱濕采集處理過(guò)程的熱學(xué)分析方法：在分析比較各種評(píng)價(jià)熱、濕品位的熱學(xué)參數(shù)——熵產(chǎn)或火用分析、火積理論的適用性和適用范圍基礎(chǔ)上，選擇采用“火積”參數(shù)對(duì)建筑熱濕環(huán)境營(yíng)造過(guò)程中熱量傳遞和混合損失過(guò)程進(jìn)行量化描述；給出了典型傳熱過(guò)程的火積分析方法，利用火積耗散定義的熱阻，為優(yōu)化傳熱過(guò)程提供了重要指標(biāo)。3）辦公建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境構(gòu)建方法：刻畫(huà)了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)同時(shí)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度導(dǎo)致的損失，基于減少熱濕環(huán)境營(yíng)造過(guò)程損失的理論分析，給出了溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)解決方案，采取不同手段分別滿足室內(nèi)溫度、濕度調(diào)節(jié)需求；實(shí)際辦公建筑的應(yīng)用效果表明該新型空調(diào)系統(tǒng)可大幅提高能源利用效率。4）典型高大空間及信息機(jī)房應(yīng)用研究：基于高大空間熱濕環(huán)境及溫濕度場(chǎng)特性分析，采用熱學(xué)分析方法構(gòu)建了適用于高大空間建筑的氣流組織和空調(diào)系統(tǒng)新形式，闡明了應(yīng)用輻射供冷方式的關(guān)鍵問(wèn)題；基于熱學(xué)理論分析了數(shù)據(jù)機(jī)房室內(nèi)空間混合損失情況，明確了避免室內(nèi)摻混損失是提高排熱效率及利用自然冷源的關(guān)鍵，提出了可大幅減少室內(nèi)摻混損失的排熱優(yōu)化方案。 基于上述研究成果，本項(xiàng)目建立了分析建筑室內(nèi)非均勻熱濕環(huán)境的理論研究方法，并以減少熱濕采集的混合損失為原則研發(fā)新型排熱、排濕方式與裝置，取得了比目前空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能30%以上的良好效果。相關(guān)研究?jī)?nèi)容共申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利3項(xiàng)（已授權(quán)1項(xiàng)），發(fā)表論文16篇（其中SCI檢索8篇），入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃（2011）和國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃-青年拔尖人才支持計(jì)劃（2013）。 2100433B

項(xiàng)目針對(duì)醫(yī)療建筑熱濕環(huán)境對(duì)人體健康舒適影響的基礎(chǔ)問(wèn)題，綜合建筑環(huán)境學(xué)、微生物學(xué)、流行病學(xué)和衛(wèi)生學(xué)的相關(guān)科學(xué)理論及國(guó)內(nèi)外最新研究成果，采用理論方法研究醫(yī)療建筑主要空氣微生物的生態(tài)特性、感染毒性及生長(zhǎng)熱濕響應(yīng)特性，建立微生物單因子特性與熱濕參數(shù)的數(shù)學(xué)描述；通過(guò)對(duì)醫(yī)療建筑主要功能區(qū)域的舒適性問(wèn)卷調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)測(cè)試和空調(diào)系統(tǒng)濾塵采集，獲取主客觀基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及微生物群落樣本;采用云模型結(jié)合熱舒適理論和灰色系統(tǒng)理論分析熱濕環(huán)境主客觀數(shù)據(jù)，挖掘影響病人熱舒適的關(guān)鍵參數(shù)，建立病人熱舒適反映描述和預(yù)測(cè)方法；采用實(shí)驗(yàn)方法研究濾塵樣本微生物群落生態(tài)結(jié)構(gòu)、污染水平、菌種豐度及生長(zhǎng)熱濕響應(yīng)特性，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論分析微生物群落存活階段感染毒性，形成醫(yī)療建筑熱濕環(huán)境健康舒適評(píng)價(jià)理論及預(yù)測(cè)方法。研究成果將對(duì)空調(diào)系統(tǒng)營(yíng)造舒適安全醫(yī)療服務(wù)環(huán)境設(shè)計(jì)及運(yùn)行調(diào)控提供理論支撐，也為將來(lái)修訂《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》提供科學(xué)依據(jù)。