基于污染物释放衰减特征的新装修建筑通风策略研究
发布时间：2021-12-17 03:20
随着建筑封闭性的增强,室内空气品质问题也日益严峻。尤其对于新装修的房间,装修材料中污染物含量不达标,会加剧室内空气品质的恶化,使人体健康受到威胁。气流组织形式不同会导致室内污染物的扩散和衰减特性不同,也就是说对室内空气品质产生不同的影响。因此,很有必要对新装修建筑提出合理有效的通风策略。本文以一普通办公室为研究对象,其中污染源为书柜和书桌,均为细木工板涂刷木器漆,同时,兼顾了人员的影响。室内污染物主要考虑了甲醛、苯、甲苯、二甲苯、TVOC和CO2。其中,甲醛和CO2以恒定速率释放,TVOC、苯、甲苯、和二甲苯的释放速率依其特性动态变化。保持相同的通风量,通过数值仿真方法模拟了不考虑热湿、只考虑热源以及考虑热、湿情况下采用侧送上回、上送下回和下送上回方式时室内污染物的速度场和浓度场。分析结果表明上送下回方式的室内污染物浓度最高,热湿作用均会加速污染物的扩散,热扩散的影响大于湿扩散的影响,尤其对下送上回方式影响更为显著。初始浓度场和扩散速率决定着污染物的浓度分布。考虑热源的作用时,下送上回方式室内污染物浓度分布、排污效率和污染源可及性方面等相对于...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CFD方法模拟室内空气品质流程图
西安建筑科技大学硕士学位论文21(C)下送上回图2.2某办公室室内污染源分布状况及不同气流组织方式下的送回口位置为了对该问题进行简化，对此做如下假设：①将空气视为不可压缩牛顿流体，流体作为定常流动，忽略由流体粘性力做功产生的耗散热；②室内空气流动过程为稳态紊流；且流体的湍流粘度性具有各向同向性；③在考虑热源的情况下，浮升力发挥作用，认为室内空气流动满足Boussinesq假设；④认为墙体处于绝热状态。(2)数学模型的建立本文主要是对建筑室内污染物扩散规律的研究，因此在数学模型除了包含常规模拟所涉及的前一节所提到的三大守恒方程式（2-5）~（2-7）外，本次模拟还包括组分运输方程，式（2-8）。模拟所选用的湍流模型为RNGk，采用有限体积法对方程进行离散化，并采用SIMPLE（Semi-ImplicitMethodforPressure-LinkedEquations，压力耦合方程组的半隐式方法）算法对模拟区域的流场进行计算。2.3.3网格划分与离散格式在CFD数值模拟中网格划分对模拟的精度、残差收敛等都至关重要，网格划分的越精细，网格数越多，得到的计算结果相应也会越精确。但是网格划分的越精细，运算次数就会大大增加，计算机计算时间就会很长，因此并非网格划分的越细越好。网格的划分形式有结构化网格和非结构化网格两种。结构化网格主要用于对规则模型进行划分，而非结构网格适合复杂模型，虽然非结构化网格划分较为方便，但是对计算机的性能要求较高。本文模型采用非结构化网格划分，针对房间内温度梯度和速度梯度大的部位
西安建筑科技大学硕士学位论文25减少工作量，但是一些简化和假设可能使得模拟的结果和实际情况有很大的偏差，所以还需要对所构建的模型进行验证。对于本文所采用的模拟计算方法的可靠性和准确性的验证，采用相同CFD建模方法获得的模拟结果与己有的实验研究结果进行对比，来确认本文所采用的数值方案的合理性。王沣浩等[69]对一典型办公建筑，房间尺寸为3.9×2.9×2.6m，污染源在高度为1.1m处以300ml/min的速率释放，侧面送风口尺寸为0.21×0.17m，下部送风口尺寸为0.54×0.18m，出风口的尺寸均为0.55×0.55m，在送风温度为19℃、换气次数为6次/h的条件下对侧送上回方式和下送上回方式的通风气流组织特性及热舒适性进行了实验研究，通过取距离人体最近的监测点的温度、速度、CO2浓度分布状况对两种通风方式进行了对比。本文首先针对文献中的实验房间建立物理模型和数学模型，图2.3为文献中的实验布置图，图2.4针对文献中的实验建立的验证模型。图2.3实验布置图图2.4模拟验证图验证模型中，采用非结构化网格，网格数量为683340，选择湍流RNGk模型、标准壁面函数法和Body-force-weighted差值格式设置边界条件，根据相同的换气次数6次/h，计算得侧送上回方式送风速度为1.373m/s，下送上回方式送风速度取0.504m/s，人体、电脑、日光灯的发热量本文模型中的设置和验证模型中的设置相同。CO2的释放速率转换为质量分数为9.8215×10-6，实验中房间内布置情况和监测点的位置如图3.5所示，离人体最近的测点3，其横纵坐标为（1.65，1.45）对侧送上回和下送上回通风方式下的温度、速度、CO2浓度场进行对比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]办公建筑室内环境数值模拟[J]. 周勃,宋胜波,董立国. 沈阳工业大学学报. 2018(02)
[2]不同通风方式下室内甲醛净化效果的数值模拟[J]. 李晓庆,张怡鹏,刘晓燕,刘立君. 黑龙江科技大学学报. 2017(06)
[3]板材甲醛释放实验及其释放参数的测定[J]. 池东,李立清,马卫武. 中国环境科学. 2014(02)
[4]装饰材料中VOCs的散发与扩散机理探析[J]. 孔彪. 科技视界. 2012(25)
[5]传统换气次数测量方法的问题及其改进[J]. 蒋选,邵晓亮,李先庭,周斌. 暖通空调. 2012(06)
[6]室内装修影响空气质量实测分析及对策[J]. 高华. 科技创业月刊. 2011(18)
[7]典型送风方式下室内流场分布规律的数值研究[J]. 施孝增,倪丹,高乃平,吴家正,胡军,陈旭. 洁净与空调技术. 2011(03)
[8]建筑室内建材及家具甲醛贡献率的现场测试[J]. 邓天福,李景广,韩继红. 建筑科学. 2011(S1)
[9]办公建筑通风系统的实验与数值模拟研究[J]. 王沣浩,刘晓东,李远斌,林章. 制冷学报. 2009(05)
[10]吉林市城郊某居民区新装修住宅甲醛污染状况调查[J]. 靳曙光,赵艳萍. 中国农村卫生事业管理. 2009(06)
博士论文
[1]多孔建材VOC多尺度传质机理及散发特性研究[D]. 周晓骏.西安建筑科技大学 2017
[2]建筑室内典型化学污染物的散发规律及评价研究[D]. 卢楠.天津大学 2010
硕士论文
[1]室内环境VOC扩散影响研究[D]. 刘伟娟.吉林建筑大学 2018
[2]自然通风下住宅室内气态污染物分布状态研究[D]. 彭杉杉.西安建筑科技大学 2018
[3]不同通风方式对室内空气品质的影响[D]. 李翩.南京理工大学 2016
[4]民用单元住宅空气污染扩散数值模拟研究[D]. 李庭.哈尔滨工业大学 2015
[5]人造板VOCs释放规律实验研究[D]. 周唯荟.重庆大学 2015
[6]湿式建材中TVOC散发规律及办公建筑TVOC浓度数值模拟研究[D]. 文霞.重庆大学 2015
[7]装饰装修材料对室内空气甲醛污染的研究与控制[D]. 袁连宝.山东大学 2013
[8]射流通风室内气流组织的数值研究[D]. 晋欢欢.重庆大学 2013
[9]兰州地区办公室层状通风方式下室内环境数值模拟研究[D]. 殷结峰.兰州理工大学 2012
[10]室内建材污染物的释放及控制技术的实验研究[D]. 耿耿.沈阳建筑大学 2012
本文编号：3539315
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CFD方法模拟室内空气品质流程图
西安建筑科技大学硕士学位论文21(C)下送上回图2.2某办公室室内污染源分布状况及不同气流组织方式下的送回口位置为了对该问题进行简化，对此做如下假设：①将空气视为不可压缩牛顿流体，流体作为定常流动，忽略由流体粘性力做功产生的耗散热；②室内空气流动过程为稳态紊流；且流体的湍流粘度性具有各向同向性；③在考虑热源的情况下，浮升力发挥作用，认为室内空气流动满足Boussinesq假设；④认为墙体处于绝热状态。(2)数学模型的建立本文主要是对建筑室内污染物扩散规律的研究，因此在数学模型除了包含常规模拟所涉及的前一节所提到的三大守恒方程式（2-5）~（2-7）外，本次模拟还包括组分运输方程，式（2-8）。模拟所选用的湍流模型为RNGk，采用有限体积法对方程进行离散化，并采用SIMPLE（Semi-ImplicitMethodforPressure-LinkedEquations，压力耦合方程组的半隐式方法）算法对模拟区域的流场进行计算。2.3.3网格划分与离散格式在CFD数值模拟中网格划分对模拟的精度、残差收敛等都至关重要，网格划分的越精细，网格数越多，得到的计算结果相应也会越精确。但是网格划分的越精细，运算次数就会大大增加，计算机计算时间就会很长，因此并非网格划分的越细越好。网格的划分形式有结构化网格和非结构化网格两种。结构化网格主要用于对规则模型进行划分，而非结构网格适合复杂模型，虽然非结构化网格划分较为方便，但是对计算机的性能要求较高。本文模型采用非结构化网格划分，针对房间内温度梯度和速度梯度大的部位
西安建筑科技大学硕士学位论文25减少工作量，但是一些简化和假设可能使得模拟的结果和实际情况有很大的偏差，所以还需要对所构建的模型进行验证。对于本文所采用的模拟计算方法的可靠性和准确性的验证，采用相同CFD建模方法获得的模拟结果与己有的实验研究结果进行对比，来确认本文所采用的数值方案的合理性。王沣浩等[69]对一典型办公建筑，房间尺寸为3.9×2.9×2.6m，污染源在高度为1.1m处以300ml/min的速率释放，侧面送风口尺寸为0.21×0.17m，下部送风口尺寸为0.54×0.18m，出风口的尺寸均为0.55×0.55m，在送风温度为19℃、换气次数为6次/h的条件下对侧送上回方式和下送上回方式的通风气流组织特性及热舒适性进行了实验研究，通过取距离人体最近的监测点的温度、速度、CO2浓度分布状况对两种通风方式进行了对比。本文首先针对文献中的实验房间建立物理模型和数学模型，图2.3为文献中的实验布置图，图2.4针对文献中的实验建立的验证模型。图2.3实验布置图图2.4模拟验证图验证模型中，采用非结构化网格，网格数量为683340，选择湍流RNGk模型、标准壁面函数法和Body-force-weighted差值格式设置边界条件，根据相同的换气次数6次/h，计算得侧送上回方式送风速度为1.373m/s，下送上回方式送风速度取0.504m/s，人体、电脑、日光灯的发热量本文模型中的设置和验证模型中的设置相同。CO2的释放速率转换为质量分数为9.8215×10-6，实验中房间内布置情况和监测点的位置如图3.5所示，离人体最近的测点3，其横纵坐标为（1.65，1.45）对侧送上回和下送上回通风方式下的温度、速度、CO2浓度场进行对比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]办公建筑室内环境数值模拟[J]. 周勃,宋胜波,董立国. 沈阳工业大学学报. 2018(02)
[2]不同通风方式下室内甲醛净化效果的数值模拟[J]. 李晓庆,张怡鹏,刘晓燕,刘立君. 黑龙江科技大学学报. 2017(06)
[3]板材甲醛释放实验及其释放参数的测定[J]. 池东,李立清,马卫武. 中国环境科学. 2014(02)
[4]装饰材料中VOCs的散发与扩散机理探析[J]. 孔彪. 科技视界. 2012(25)
[5]传统换气次数测量方法的问题及其改进[J]. 蒋选,邵晓亮,李先庭,周斌. 暖通空调. 2012(06)
[6]室内装修影响空气质量实测分析及对策[J]. 高华. 科技创业月刊. 2011(18)
[7]典型送风方式下室内流场分布规律的数值研究[J]. 施孝增,倪丹,高乃平,吴家正,胡军,陈旭. 洁净与空调技术. 2011(03)
[8]建筑室内建材及家具甲醛贡献率的现场测试[J]. 邓天福,李景广,韩继红. 建筑科学. 2011(S1)
[9]办公建筑通风系统的实验与数值模拟研究[J]. 王沣浩,刘晓东,李远斌,林章. 制冷学报. 2009(05)
[10]吉林市城郊某居民区新装修住宅甲醛污染状况调查[J]. 靳曙光,赵艳萍. 中国农村卫生事业管理. 2009(06)
博士论文
[1]多孔建材VOC多尺度传质机理及散发特性研究[D]. 周晓骏.西安建筑科技大学 2017
[2]建筑室内典型化学污染物的散发规律及评价研究[D]. 卢楠.天津大学 2010
硕士论文
[1]室内环境VOC扩散影响研究[D]. 刘伟娟.吉林建筑大学 2018
[2]自然通风下住宅室内气态污染物分布状态研究[D]. 彭杉杉.西安建筑科技大学 2018
[3]不同通风方式对室内空气品质的影响[D]. 李翩.南京理工大学 2016
[4]民用单元住宅空气污染扩散数值模拟研究[D]. 李庭.哈尔滨工业大学 2015
[5]人造板VOCs释放规律实验研究[D]. 周唯荟.重庆大学 2015
[6]湿式建材中TVOC散发规律及办公建筑TVOC浓度数值模拟研究[D]. 文霞.重庆大学 2015
[7]装饰装修材料对室内空气甲醛污染的研究与控制[D]. 袁连宝.山东大学 2013
[8]射流通风室内气流组织的数值研究[D]. 晋欢欢.重庆大学 2013
[9]兰州地区办公室层状通风方式下室内环境数值模拟研究[D]. 殷结峰.兰州理工大学 2012
[10]室内建材污染物的释放及控制技术的实验研究[D]. 耿耿.沈阳建筑大学 2012
本文编号：3539315
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