地道风换热性能影响因素研究

发布时间：2017-08-22 16:31

  本文关键词：地道风换热性能影响因素研究

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【摘要】：建筑能耗即建筑使用能耗,包括采暖、空调、热水供应、炊事、家用电器等方面的能耗,其中建筑采暖与空调能耗居多。且随着人民生活水平不断提高,采暖空调建筑迅速增加,导致我国采暖空调能耗急剧增加,故提高能源的利用效率和节能减排已成为当今主题。一种新的建筑节能技术——地道风技术,它是通过空气流经地道与地道壁面周围的土壤进行热交换达到降温与升温目的。由于其系统简单,运行成本低,节约能源与投资,响应了我国的能源发展战略,所以地道风的应用前景是很广泛的。本文阐述了土壤的热物性参数以及土壤原始温度的计算公式,分析了土壤温度变化特性,即土壤温度场的时间延迟与温度波衰减。通过焓湿图解释了地道风系统中土壤与空气的传热原理,建立了连续运行与间歇运行两种工况下的三维数学模型,模拟地道内空气的流动以及地道与土壤的传热。本文采用建模软件ICEM建立物理模型与划分网格,用数值模拟软件FLUENT进行计算,并说明了模型边界条件的设置及其它相关设置。另外还分析了重庆市室外气象条件,重庆夏季酷暑,冬季湿寒。在夏季,室外空气露点温度多低于土壤温度,是很好的天然冷源,在冬季,室外气温也多低于土壤原始温度,说明地道风换热系统在重庆市不论冬夏季都是比较理想的新风处理方式。本文主要研究内容为地埋管管长、管径、埋深、进口空气速度、进口空气温度、运行方式以及埋管间距等因素对地道风系统换热效果的影响,最后对夏季最热天和冬季最冷天两种极端天气情况的降温过程与升温过程进行了模拟分析。得到结论:间歇运行比连续运行的换热效果更好,且间歇运行连续时间越短,土壤恢复时间越长,换热效果越好,故在满足室内温度要求情况下尽量减少通风时间。地道风系统对夏季最热天与冬季最冷天这种极端天气情况有较显著的降温与升温效果。由于目前地道风换热系统的具体设计规范较少,本文通过分析运行方式、各影响因素对地道风系统换热效果影响,得到的结论对实际工程中地道风系统设计提供一定参考。
【关键词】：地埋管 影响因素 出口空气温度 非稳态模拟
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 国内研究现状11-12
• 1.2.2 国外研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容及意义13-15
• 第二章 土壤温度变化特性与室外气象条件分析15-24
• 2.1 土壤物性参数15-17
• 2.1.1 土壤导热系数15-16
• 2.1.2 土壤比热容16
• 2.1.3 土壤导温系数16-17
• 2.2 土壤原始温度的计算公式17-18
• 2.3 土壤温度的特性分析18-20
• 2.3.1 土壤原始温度衰减18-19
• 2.3.2 土壤温度波延迟19-20
• 2.4 室外气象条件20-23
• 2.4.1 室外空气温度20-21
• 2.4.2 室外空气湿度21-22
• 2.4.3 室外风速22-23
• 2.4.4 太阳辐射23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 地道风系统传热基理与数值计算模型24-32
• 3.1 地道风系统冷却过程的基本原理24-25
• 3.2 地道风系统理论计算数学模型25-26
• 3.3 软件概述26-28
• 3.3.1 ICEM软件26-27
• 3.3.2 Fluent软件27-28
• 3.4 物理模型与边界条件28-31
• 3.4.1 物理模型的简化28
• 3.4.2 物理模型的建立28-29
• 3.4.3 网格划分29-30
• 3.4.4 边界条件30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章 地道风系统性能影响因素分析32-72
• 4.1 系统运行参数确定32-33
• 4.1.1 土壤物性参数32-33
• 4.1.2 室外空气气象参数33
• 4.2 地埋管管长对地道风换热系统的影响33-35
• 4.3 地埋管管径对地道风换热系统的影响35-36
• 4.4 埋管深度对地道风换热系统的影响36-37
• 4.5 进口空气速度对地道风换热系统的影响37-39
• 4.6 进口空气温度对地道风换热系统的影响39-40
• 4.7 运行方式对地道风换热系统的影响40-54
• 4.7.1 连续运行40-44
• 4.7.2 间歇8小时运行44-48
• 4.7.3 间歇12小时运行48-52
• 4.7.4 间歇运行与连续运行地道风系统降温效果比较52-54
• 4.8 埋管间距对地道风换热系统的影响54-62
• 4.8.1 间距0.5米55-56
• 4.8.2 间距1米56-57
• 4.8.3 间距2米57-59
• 4.8.4 间距3米59-60
• 4.8.5 不同间距地道风系统降温效果比较60-62
• 4.9 夏季最热情况降温效果62-66
• 4.10 冬季最冷情况升温效果66-71
• 4.11 本章小结71-72
• 第五章 结论与展望72-73
• 5.1 结论72
• 5.2 展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 攻读学位期间取得的研究成果77

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