本项目针对建筑室内热湿采集过程的基础科学问题开展研究,以包含热源和湿源的普通办公室、高大空间建筑和仅含热源的信息机房三类典型建筑环境为分析对象,研究建筑室内各种产热源、产湿源特性,构建了从产热、产湿源头到空调末端方式处理过程的热学分析方法,对各种空调末端方式的混合损失进行定量评价,发展以“最小混合损失”为目标的室内热湿环境分析理论,指导冷源的高效利用和室内空调末端的优化设计。 主要研究工作及解决的主要科学问题包括:1)室内热湿环境不均匀性理论分析:基于实际建筑中的产热、产湿源特性刻画了室内温度、湿度场的不均匀特性,分析了品位对系统性能的重要影响;分析了理想排热效率和理想排湿效率,以及建立在室内不均匀热湿环境基础之上的温湿度独立控制系统效率;分析实际系统效率与理想效率之间的巨大差异,指出减少热湿采集、处理过程中消耗温差ΔT的重要性。2)热湿采集处理过程的热学分析方法:在分析比较各种评价热、湿品位的热学参数——熵产或火用分析、火积理论的适用性和适用范围基础上,选择采用“火积”参数对建筑热湿环境营造过程中热量传递和混合损失过程进行量化描述;给出了典型传热过程的火积分析方法,利用火积耗散定义的热阻,为优化传热过程提供了重要指标。3)办公建筑室内热湿环境构建方法:刻画了常规空调系统同时调节室内温度、湿度导致的损失,基于减少热湿环境营造过程损失的理论分析,给出了温湿度独立控制空调系统解决方案,采取不同手段分别满足室内温度、湿度调节需求;实际办公建筑的应用效果表明该新型空调系统可大幅提高能源利用效率。4)典型高大空间及信息机房应用研究:基于高大空间热湿环境及温湿度场特性分析,采用热学分析方法构建了适用于高大空间建筑的气流组织和空调系统新形式,阐明了应用辐射供冷方式的关键问题;基于热学理论分析了数据机房室内空间混合损失情况,明确了避免室内掺混损失是提高排热效率及利用自然冷源的关键,提出了可大幅减少室内掺混损失的排热优化方案。 基于上述研究成果,本项目建立了分析建筑室内非均匀热湿环境的理论研究方法,并以减少热湿采集的混合损失为原则研发新型排热、排湿方式与装置,取得了比目前空调系统节能30%以上的良好效果。相关研究内容共申请国家发明专利3项(已授权1项),发表论文16篇(其中SCI检索8篇),入选教育部新世纪优秀人才支持计划(2011)和国家万人计划-青年拔尖人才支持计划(2013)。 2100433B