应对室内多变需求场景的多模通风策略研究

In real operation of indoor environment, multiple scenarios exist, where both the scenarios of indoor heat and moisture sources in terms of location and intensity and the demand scenarios in terms of occupied location and required parameter change all around the year. Traditional airflow patterns are always a single system mode, which has a weak function in dealing with the changeable scenarios, resulting in a large energy consumption. In this research, multi-mode ventilation (MMV), a novel ventilation strategy is proposed to overcome the disadvantages of traditional airflow patterns. The research topics are as follows: (1) the definition method of the real demand scenarios; (2) the design method of MMV system; (3) the source identification methods for location and intensity of heat sources and moisture sources and the optimal method of supply air parameters oriented to local parameter demands; and (4) the overall control strategy of MMV. It is hoped that the reliable design and control methods can be proposed after the research and the indoor thermal environment can be maintained comfortable at a minimum energy consumption.

建筑室内热、湿源位置和强度全年处于不断变化中，室内人员占据的局部空间和对温、湿度参数的需求也不断变化，由此构成室内源和需求的多变实际场景；传统空调的末端送风气流组织模式单一，难以高效应对负荷和需求随时间和空间的变化，导致较高的热环境营造能耗。申请者在本项目中将研究多种送风模式结合进行室内多变场景保障的多模通风策略研究，包括：（1）建立针对多变场景的需求描述方法；（2）建立基于需求的多模通风系统优化设计方法；（3）建立热、湿源位置与强度的辨识方法和针对局部温、湿度需求的送风参数优化方法；（4）建立基于源辨识和送风优化方法的多模通风模式切换和送风参数调节综合控制策略。通过本项目的研究，预期将建立高效应对多变场景的多模通风系统的设计和控制方法，为兼顾舒适性和节能的高效通风提供有效的解决方案，以期大幅降低室内空气环境营造的能耗。

建筑室内热、湿源位置和强度全年处于不断变化中，室内人员占据的局部空间和对温、湿度参数的需求也不断变化，由此构成室内源和需求的多变实际场景；传统空调的末端送风气流组织模式单一，难以高效应对负荷和需求随时间和空间的变化，导致较高的热环境营造能耗。本项目针对多种送风模式结合保障室内多变场景的多模通风策略开展研究，内容包括：（1）研究了面向实际需求场景的需求描述方法，建立了空间占据比和区域占据权重因子评价指标，为准确刻画室内人员分布场景提供了评价方法；（2）研究了面向变化需求场景的多模通风设计方法，提出了设计指导原则，定义了室内不同位置热、湿源作用下气流组织对区域参数保障能力的量化评价，给出了典型会议室在不同热场景和人员分布场景下多模通风设计方法，和典型办公室在不同季节热场景和人员分布场景下多模通风设计方法，为面向多变需求的高效通风系统设计提供了指导；（3）研究了考虑任意初始条件和带回风对参数预测的影响，建立了基于有限传感器的任意初始条件影响的瞬态参数快速预测方法和复杂带回风系统中参数长期动态分布预测方法，为三维参数在线实时预测和对应的控制对策提供了方法支持；（4）研究了室内多源辨识，建立了多个恒定热源位置和强度辨识方法和人员辨识方法，分析了固定流场理论用于辨识热源的可靠性，可用于在线实时源参数和人员辨识，为在线决策提供基础；（5）研究了面向共享空间内多位置参数需求保障，建立了多位置局部需求的送风参数优化调节方法，为面向个性化需求的前馈控制奠定基础；（6）研究了面向需求的多模通风综合控制，建立了多模通风综合控制策略实施流程，探索了典型办公室不同需求场景下的模式切换和送风参数优化调节过程。通过本项目的研究，建立了应对多变场景的多模通风系统在设计和控制方面的系列关键基础理论方法，为兼顾舒适性和节能的高效通风提供了有效的解决方案，将服务于大幅降低室内空气环境营造的能耗。