CFD技术在住宅室内设计节能控制中的应用研究

【摘要】： 当今可持续发展已经成为人类共同的主题,我国也在大力提倡建设节约型社会。作为高耗能产业的建筑业,也对住宅室内设计提出了更高的节能要求,低能耗节能型住宅已成发展的必然趋势。本文针对住宅室内设计中广泛存在的节能设计手段缺失的问题进行研究,探求使住宅更加舒适节能的设计方法。为住宅节能设计提供确凿可信的科学依据,对低能耗、高舒适度的住宅建筑的发展尽力。 本文从住宅室内主要能耗方面进行分析研究并归纳总结,针对性的提出了室内设计中节能控制的基本思路。选取重庆地区某住宅室内设计方案为研究对象,建立客厅三维模型,运用CFD技术模拟客厅设计方案在夏季具体工况下的室内热环境状态。通过对模拟结果的分析,评价原设计方案中室内气流组织和热舒适度的好坏。对该户型在同样工况下的室内热环境数据进行现场实测,并与模拟结果进行对比验证。针对原户型室内设计方案中存在的不足,运用设计手段对方案加以调整,利用CFD技术模拟方案变动后的不同工况,并就室内气流组织的改变对室内热环境的影响进行对比分析。最后通过对计算结果的处理和分析对比,总结出室内设计中可采用的节能设计的手段和方法。 本文通过运用CFD技术对室内热环境进行模拟,也验证了CFD技术运用于室内设计节能控制的可行性。CFD技术强大的后期可视化结果,能够直观的表现室内热环境的状况,使室内设计师对于设计方案所营造的环境舒适与否、节能与否有个预先的认识,便于在设计阶段通过各种技术手段对方案进行调整完善,以期营造一个舒适节能的室内环境。 【关键词】：CFD技术 住宅建筑 室内设计 节能控制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU241;TU201.5
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 论文研究的背景9-10
• 1.2 论文研究的内容、目的、方法10-11
• 1.2.1 研究内容10-11
• 1.2.2 研究目的11
• 1.2.3 研究方法11
• 1.3 国内外相关研究11-16
• 1.3.1 国外住宅建筑节能发展情况11-12
• 1.3.2 国内住宅建筑节能发展情况12-15
• 1.3.3 建筑节能技术的发展15-16
• 1.4 CFD 技术应用现状16-19
• 1.4.1 CFD 技术在暖通空调中的应用16-17
• 1.4.2 CFD 技术在室内环境研究中的应用17-19
• 2 室内设计节能控制的基本方法19-37
• 2.1 住宅室内主要能耗分析19-21
• 2.1.1 室内围护结构影响19-20
• 2.1.2 室内环境因素影响20
• 2.1.3 灯光照明及空调系统影响20-21
• 2.2 室内设计中节能控制的基本方法21-37
• 2.2.1 围护结构的保温隔热21-24
• 2.2.2 室内环境设计24-28
• 2.2.3 室内装饰材料选择28-32
• 2.2.4 室内施工工艺和构造做法选择32-34
• 2.2.5 室内空调技术的应用34-37
• 3 CFD 模拟的基础理论及计算方法37-47
• 3.1 CFD 简介37-38
• 3.1.1 CFD 基本概念37
• 3.1.2 CFD 模拟技术的优势37-38
• 3.2 CFD 模拟的基本理论38-41
• 3.2.1 数值求解的基本思路38-39
• 3.2.2 基本方程39-40
• 3.2.3 湍流模型40-41
• 3.3 CFD 模拟的计算方法41-45
• 3.3.1 常用的数值求解方法41-43
• 3.3.2 壁面函数法43
• 3.3.3 控制方程组的离散和求解43-45
• 3.4 Airpak 软件简介45-47
• 4 CFD 对室内设计方案热环境的模拟47-59
• 4.1 方案简介47-49
• 4.1.1 室内设计方案简介47-48
• 4.1.2 空调系统简介48
• 4.1.3 各类设计参数48-49
• 4.2 CFD 模拟的内容和目的49-50
• 4.3 物理模型的建立50-54
• 4.3.1 物理模型的简化50
• 4.3.2 网格划分50-54
• 4.4 数学模型的简化54-56
• 4.4.1 边界条件54-55
• 4.4.2 模拟计算的其它相关设置55-56
• 4.5 气流组织的评价指标56-58
• 4.5.1 室内空气流速56
• 4.5.2 不均匀性系数56-57
• 4.5.3 PMV-PPD 评价指标57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 5 数值模拟结果及分析59-69
• 5.1 室内速度场分析59-60
• 5.2 室内温度场分析60-62
• 5.3 室内热舒适性分析62-63
• 5.4 数值模拟的测试验证63-68
• 5.4.1 实测目的及内容63-64
• 5.4.2 测试设备及测试点的布置64
• 5.4.3 实试结果及比较64-68
• 5.5 本章小结68-69
• 6 CFD 技术在室内设计节能控制中的应用69-105
• 6.1 室内空调参数的合理设置69-72
• 6.2 室内设计方案的选择72-78
• 6.3 室内设计中的细节处理78-87
• 6.4 室内设计中的吊顶设计87-90
• 6.5 室内设计中的材料选择90-93
• 6.6 室内设计中的内墙保温93-96
• 6.7 门窗气密性对室内热环境的影响96-99
• 6.8 室内设计中的通风组织99-103
• 6.9 本章小结103-105
• 7 结论与展望105-107
• 7.1 全文总结105-106
• 7.2 展望106-107
• 致谢107-109
• 参考文献109-113
• 附录113

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