多元通风及太阳能强化自然通风仿真研究

【摘要】：多元通风是一种集自然通风与机械通风优势于一身的新型节能通风模式。随着能源危机的日益加剧，多元通风及太阳能强化自然通风引起了人们的广泛关注。由于我国在建筑中应用多元通风及太阳能强化自然通风的研究还处于初步探索阶段，没有形成全面的理论系统，有关设计规范和标准也有待改进。此外，有关多元通风和太阳能强化自然通风的设计也相对复杂，需要合理完善的自动控制系统。因此，进一步完善和普及多元通风及太阳能强化自然通风具有重要意义。 本文对多元通风及太阳能强化自然通风进行了较为全面的理论分析，并以株洲地区居住性建筑为研究对象，运用CFD软件对夏热冬冷地区典型气候条件下的多元通风及太阳能强化自然通风的典型系统进行了数值模拟研究，并将模拟结果与理论值进行对比。分析了多种适用于不同气候条件下的通风模式，并得到以下结论：在室外风压诱导的自然通风情况下，流线分布均匀，气流组织状况良好，因此，当自然通风能满足风量需求时，应优先采用自然通风；在室外风速较小时，太阳能烟囱强化自然通风的通风效果越显著；当采用机械送风时，应合理布置送风口结构，调整送风方向和风速，若风口结构不合理，则会在室内产生较大的涡流，不利于气流均匀分布和流通，影响室内空气品质和热舒适。多元通风及太阳能强化自然通风对改善全年室内环境有着非常显著的效果，且在太阳辐射较弱情况下，仍存在提高室内气温和改善室内热环境的潜力。因此，多元通风和太阳能强化自然通风作为能够充分利用可再生能源和降低建筑能耗的节能通风方式存具有广阔发展前景。 【关键词】：多元通风 太阳能强化自然通风 太阳能烟囱 Trombe墙 数值模拟
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU834
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究现状11-15
• 1.2.1 多元通风研究现状11-13
• 1.2.2 太阳能强化自然通风研究现状13-15
• 1.3 存在的问题及进一步研究方向15-16
• 1.4 本课题研究简介16-17
• 第二章 多元通风17-28
• 2.1 自然通风17-21
• 2.1.1 自然通风的定义及分类17-20
• 2.1.2 自然通风的应用范围及前景20-21
• 2.2 机械通风21
• 2.2.1 机械通风的定义及分类21
• 2.2.2 机械通风的应用范围及前景21
• 2.3 多元通风21-26
• 2.3.1 多元通风的定义及分类21-22
• 2.3.2 多元通风的组成部分22
• 2.3.3 优化多元通风的方法22-23
• 2.3.4 建筑全年多元通风控制策略23-24
• 2.3.5 多元通风的应用实例24-25
• 2.3.6 多元通风应用前景25-26
• 2.4 用空气龄和换气次数分析自然通风效率26-28
• 2.4.1 空气龄的定义26
• 2.4.2 空气龄的数值计算方法26-27
• 2.4.3 换气次数27-28
• 第三章 多元通风数值模拟28-46
• 3.1 CFD简介28-32
• 3.1.1 CFD解决问题的步骤及常用软件28-30
• 3.1.2 CFD在暖通空调领域的应用30
• 3.1.3 Fluent简介30-32
• 3.2 多元通风数值模拟32-46
• 3.2.1 夏热冬冷地区气候特点32
• 3.2.2 物理模型32-34
• 3.2.3 计算模型及边界条件的设置34
• 3.2.4 模拟结果34-41
• 3.2.5 热舒适分析41-45
• 3.2.6 小结45-46
• 第四章 太阳能强化自然通风的实现途径46-61
• 4.1 太阳能烟囱46-49
• 4.1.1 结构特点46-47
• 4.1.2 工作原理47
• 4.1.3 经典数学模型47-49
• 4.2 太阳能烟囱在建筑中的应用49-53
• 4.2.1 Trombe墙式太阳能烟囱49-50
• 4.2.2 太阳能集热屋面（RSC）50-51
• 4.2.3 组合式太阳能烟囱51-53
• 4.3 太阳能通风墙（SIVW）——Trombe墙53-55
• 4.3.1 结构形式53
• 4.3.2 冬夏两季的运行模式53-54
• 4.3.3 Trombe墙复合模式的推广应用54-55
• 4.4 太阳能空气集热器55-58
• 4.4.1 常见模式及特点55-57
• 4.4.2 应用实例分析57-58
• 4.5 研究方法58-61
• 第五章 太阳能强化自然通风数值模拟61-71
• 5.1 物理模型61
• 5.2 数值分析61-63
• 5.3 计算结果及分析63-69
• 5.3.1 流线图和速度矢量图63
• 5.3.2 速度和流量对比分析63-66
• 5.3.3 温度分布及对比分析66-68
• 5.3.4 具有Trombe墙模型与无Trombe墙模型对比分析68-69
• 5.4 热舒适分析69
• 5.5 小结69-71
• 第六章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 攻读学位期间主要的研究成果77-78
• 致谢78

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