冷风侵入对不同通风方式下供暖房间室内热环境的影响

发布时间：2017-08-02 12:00

  本文关键词：冷风侵入对不同通风方式下供暖房间室内热环境的影响

  更多相关文章： 碰撞射流通风 混合通风 热风供暖 冷风侵入 能耗分析

【摘要】：随着人们生活水平的日益提高,现有的通风模式所能达到的空气品质已经不能满足当代人的需求。同时,随着日益严峻的全球性能源危机形势,人们希望寻求一种在保证空气品质的同时又能节约能耗的通风方式。目前,在我国应用最为广泛的通风方式是混合通风,针对不同的建筑功能还包括置换通风、地板送风等。传统的混合通风的原理是将经过处理达到一定温湿度要求的空气送入室内,与室内空气混合,通过这种方式来稀释室内的污浊空气,最后将稀释后的空气从房间排出。从原理上来说,这种通风方式通风效率较低且能耗高,已经越来越无法满足当代社会对建筑环境的需求。置换通风直接将新鲜空气送入房间下部,利用空气分层原理使新鲜空气与污浊空气在不掺混的情况下将污浊空气排出室外,与混合通风相比大大改善了工作区的空气品质,但置换通风的送风动量较低,使其无法用于冬季供暖。碰撞射流在20世纪90年代末起源于瑞典,它的出现解决了通风系统供暖与空气品质间的直接矛盾,因为它既能有效改善室内空气品质,又能用于冬季供暖,弥补了置换通风的不足。但是,关于碰撞射流通风的研究,目前仅集中在供冷方面,针对供暖的研究极少,因此有必要对碰撞射流系统用于冬季供暖进行研究。就研究现状来看,大门冷风侵入这一因素很少在已有文献中涉及,很少人针对冷风侵入对室内热环境影响进行研究。由于通过大门侵入的冷风对供暖房间的热环境和能耗影响很大,且这种房间普遍存在。因此,本文针对有明显冷风侵入的供暖房间,以冷风侵入量作为基本变量,利用CFD数值模拟的方法,研究碰撞射流通风和混合通风这两种送风方式的供暖效果和能耗特征。研究结果表明:由于冷风侵入导致空调开启后,房间中没有立刻变暖和,而是空调开启一段时间后房间中的平均温度有明显升高;空调关闭后,冷风侵入导致房间下部的温度下降明显,但是上部空间受到的影响较小,一段时间后房间中的平均温度才出现明显下降。此外,在碰撞射流系统中,不同高度平面上的温度随时间的变化趋势一致,但在混合通风系统中,房间上部空间和下部空间温度随时间的变化趋势相反。这是由于混合通风采用的是上送上回的送风方式,当高温送风时,大量送风热气流聚集在房间上部,从而导致房间上下温差增大;当等温送风时,送风气流与室内空气充分混合,上下温差减小。能耗分析结果表明,在相同的冷风侵入量下,混合通风系统中房间的上下温差明显大于碰撞射流通风,这说明混合通风系统中在房间上部聚集了更多热量,这是导致能源浪费的原因之一。另外,对有明显冷风侵入的房间,采用碰撞射流通风的室内空气混合程度远大于混合通风的情况。冷风侵入量越大,室外气温越温和,碰撞射流通风的供暖节能效果越明显。
【关键词】：碰撞射流通风 混合通风 热风供暖 冷风侵入 能耗分析
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-12
• 主要符号表12-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 课题背景和意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 国外研究现状14-15
• 1.2.2 国内研究现状15-16
• 1.3 研究内容及研究方法16-17
• 第二章 数值计算方法与可靠性验证17-27
• 2.1 计算流体力学及其应用17
• 2.2 流体力学基本控制方程17-19
• 2.3 控制方程的离散19-21
• 2.3.1 离散方法和格式19-20
• 2.3.2 数值算法20-21
• 2.4 湍流模型与数学模型21
• 2.5 数值方法的可靠性验证21-25
• 2.5.1 验证对象的描述22
• 2.5.2 验证模型的描述22-25
• 2.6 本文数值模型介绍与边界条件25-27
• 第三章 冷风负荷对不同热风供暖房间室内热环境与能耗特征的影响27-53
• 3.1 碰撞射流通风房间室内气温的时空分布特征27-36
• 3.1.1 室内典型位置气温的变化特征27-28
• 3.1.2 室内温度梯度随时间的变化28-31
• 3.1.3 冷风侵入与送风温度的时间相关性对温度分布的影响31-36
• 3.2 混合通风房间室内气温的时空分布特征36-48
• 3.2.1 室内典型位置的气温变化特征37-38
• 3.2.2 室内温度梯度随时间的变化38-42
• 3.2.3 开门与开空调时刻的相关性对温度分布的影响42-48
• 3.3 碰撞射流与混合通风供暖能耗的比较与分析48-52
• 3.3.1 送风温度随时间的变化48-49
• 3.3.2 供暖能耗随时间的变化49-51
• 3.3.3 两种供暖系统的热指标分析51-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 室外气温对两种热风供暖房间能耗特征的影响53-76
• 4.1 IJV室内气温在空间与时间上的分布特征53-61
• 4.1.1 室内典型位置气温的变化特征53-55
• 4.1.2 室内温度梯度随时间的变化55-61
• 4.2 MV室内气温在空间与时间上的分布特征61-68
• 4.2.1 室内典型位置的气温变化特征61-63
• 4.2.2 室内温度梯度随时间的变化63-68
• 4.3 碰撞射流系统与混合通风中室内供暖能耗的比较和分析68-75
• 4.3.1 送风温度随时间的变化68-70
• 4.3.2 两种系统供暖能耗随时间的变化70-74
• 4.3.3 两种系统在不同室外温度下的热指标分析74-75
• 4.4 本章小结75-76
• 第五章 结论76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文80-81
• 致谢81

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本文编号：609139