【摘要】：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們的生活水平也在逐步提升著,從只求溫飽到如今的追求高品質(zhì)的生活。而這種追求在建筑業(yè)的表現(xiàn)為人們對居住環(huán)境提出越來越高的需求,由此引出建筑節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展這一熱門話題。因地制宜地利用可再生能源、天然冷源替代常規(guī)能源在建筑業(yè)的消耗和堅持“被動優(yōu)先、主動為輔”的設(shè)計原則在“十三五”繼續(xù)著力推進我國綠色發(fā)展的過程中具有重大的現(xiàn)實意義。結(jié)合干燥地區(qū)的氣候特征,利用其豐富的干空氣能制取冷空氣后,基于熱壓通風(fēng)原理對建筑空間進行通風(fēng)降溫的應(yīng)用被動蒸發(fā)冷卻技術(shù)的冷卻風(fēng)塔可看作一個天然的“空調(diào)”,不僅具有節(jié)能、環(huán)保、可再生的優(yōu)點,而且可以改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、降低環(huán)境成本。因此,本課題基于被動蒸發(fā)冷卻技術(shù)這一暖通空調(diào)領(lǐng)域研究的新方向,對應(yīng)用被動蒸發(fā)冷卻技術(shù)的冷卻風(fēng)塔在干燥地區(qū)的應(yīng)用進行研究。本文的主要研究內(nèi)容和研究方法如下:(1)被動式蒸發(fā)冷卻下向通風(fēng)降溫技術(shù)相關(guān)的理論研究。對該技術(shù)的起源、基本原理、類型等理論基礎(chǔ)進行了文獻梳理,對其當(dāng)前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及成果、應(yīng)用優(yōu)勢與不足、設(shè)計方法和原則等進行了整理歸納,并對其在國外干燥地區(qū)的工程實例進行探析,基于對我國干燥地區(qū)的氣候分析,預(yù)測與展望其今后在我國干燥地區(qū)的應(yīng)用潛力。(2)基于該技術(shù)的理論計算,確定應(yīng)用被動蒸發(fā)冷卻技術(shù)的冷卻風(fēng)塔的相關(guān)設(shè)計參數(shù)。在本文計算條件下,根據(jù)新疆烏魯木齊地區(qū)夏季通風(fēng)室外計算溫度及相對濕度,借鑒國外學(xué)者驗證的經(jīng)驗公式,確定包括冷風(fēng)塔蒸發(fā)降溫效率、冷風(fēng)塔送風(fēng)溫度及冷風(fēng)塔有效高度等設(shè)計參數(shù),給出搭建應(yīng)用被動蒸發(fā)冷卻技術(shù)的冷卻風(fēng)塔通風(fēng)降溫試驗?zāi)Ｐ偷姆桨浮?3)建立應(yīng)用被動蒸發(fā)冷卻技術(shù)的冷卻風(fēng)塔通風(fēng)降溫試驗?zāi)Ｐ?分別對室外自然通風(fēng)、不同的室外風(fēng)速、與排風(fēng)機結(jié)合后形成系統(tǒng)的情況下的冷風(fēng)塔的降溫效果進行了試驗測試。通過對冷風(fēng)塔試驗?zāi)Ｐ偷南嚓P(guān)數(shù)據(jù)的采集,得出冷風(fēng)塔降溫效果隨的變化規(guī)律,并以此試驗?zāi)Ｐ蜑檠芯繉ο?采用FLUENT軟件對其所在區(qū)域的降溫情況進行模擬,得到試驗?zāi)Ｐ蛢?nèi)部通風(fēng)降溫后的溫度場、速度場。(4)對被動式蒸發(fā)冷卻下向通風(fēng)降溫技術(shù)的經(jīng)濟效益、環(huán)保效益、健康效益、社會效益等方面進行評價,進一步證實該技術(shù)在干燥地區(qū)應(yīng)用的優(yōu)勢及較好的前景。同時分析應(yīng)用被動蒸發(fā)冷卻技術(shù)的冷卻風(fēng)塔在實際運行過程中出現(xiàn)的問題并提出改進措施,結(jié)合其它技術(shù)形成新的組合形式,為今后這種新型低能耗的通風(fēng)降溫技術(shù)的改進、推廣提供相關(guān)資料。本文的研究結(jié)果表明:在干燥地區(qū)應(yīng)用被動蒸發(fā)冷卻技術(shù)的冷卻風(fēng)塔是一種很有前景的節(jié)能環(huán)保設(shè)計,通過理論計算、數(shù)值模擬與搭建試驗?zāi)Ｐ蛯崪y多種研究方法,證明應(yīng)用被動蒸發(fā)冷卻技術(shù)的冷卻風(fēng)塔在干燥地區(qū)應(yīng)用的降溫效果明顯,同時期待能為在干燥地區(qū)可有效替代空調(diào)的被動式蒸發(fā)冷卻下向通風(fēng)技術(shù)的后續(xù)研究拓寬思路、提供參考。
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU831
【圖文】：

西安工程大學(xué)碩士學(xué)位論文地域性風(fēng)格的傳統(tǒng)非空調(diào)降溫技術(shù)的使用場景。這些地區(qū)的傳統(tǒng)風(fēng)塔中，空氣自上而下經(jīng)風(fēng)塔上部的迎風(fēng)開口向下流入室內(nèi)空間，然后擠壓室內(nèi)的熱空氣促使其排至室外。在傳統(tǒng)的伊朗風(fēng)塔中，人們常常在其中設(shè)置濕墊子或淺水池，進而基于水蒸發(fā)吸熱降溫的原理使空氣在通過濕墊子或掠過塔底的淺水池后表現(xiàn)出一定程度上的降溫冷卻功效。

這一技術(shù)不僅只在上述氣候條件嚴重干熱的中東地區(qū)被采用，在我國嶺南地區(qū)的傳統(tǒng)建筑中也發(fā)現(xiàn)了一些使用這種非空調(diào)傳統(tǒng)降溫形式的原型[18]。嶺南的大部分地區(qū)處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏季具有高溫多雨的氣候特征，僅靠通風(fēng)無法達到人們居住所需的舒適的熱環(huán)境要求。所以居民往往會在已有的捕風(fēng)窗口之上，再放置一水罐，以此對吹入室內(nèi)的熱空氣進行更充分的蒸發(fā)冷卻降溫。類似的形式還有：利用屋頂風(fēng)管把室外干熱的空氣引入半地下室內(nèi)的水池，空氣與水池表面進行自發(fā)的蒸發(fā)冷卻降溫過程后被冷卻、加濕，由此最終被引入的空氣具有了可以有效改善室內(nèi)空氣濕熱環(huán)境的能力[19]。隨后，著名的埃及建筑師哈桑法塞為克服傳統(tǒng)捕風(fēng)窗形式所具有的固有缺陷，增大其允許的進氣量并提高其降溫效果，對其在結(jié)構(gòu)、形式方面都作出創(chuàng)新性的改進：增大捕風(fēng)窗的尺度；將多組經(jīng)過噴水浸潤的用金屬包裹的木炭由上至下呈多層懸掛于導(dǎo)風(fēng)通道內(nèi)；令裝置底部與噴泉瀑布等大面積自由水面相結(jié)合。這種改良后的新形式巧妙地將從室外引入的大量干熱空氣送入導(dǎo)風(fēng)通道中進行首次梯級式的冷卻加濕，之后在裝置底部的噴泉瀑布再次為即將送入室內(nèi)的空氣提供了更大的與水接觸蒸發(fā)降溫的接觸面，從而相對于傳統(tǒng)形式而言，這一改良的蒸發(fā)降溫風(fēng)塔使空氣的流速和冷卻效率同時得到了提高[20]。

這一技術(shù)不僅只在上述氣候條件嚴重干熱的中東地區(qū)被采用，在我國嶺南地區(qū)的傳統(tǒng)建筑中也發(fā)現(xiàn)了一些使用這種非空調(diào)傳統(tǒng)降溫形式的原型[18]。嶺南的大部分地區(qū)處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏季具有高溫多雨的氣候特征，僅靠通風(fēng)無法達到人們居住所需的舒適的熱環(huán)境要求。所以居民往往會在已有的捕風(fēng)窗口之上，再放置一水罐，以此對吹入室內(nèi)的熱空氣進行更充分的蒸發(fā)冷卻降溫。類似的形式還有：利用屋頂風(fēng)管把室外干熱的空氣引入半地下室內(nèi)的水池，空氣與水池表面進行自發(fā)的蒸發(fā)冷卻降溫過程后被冷卻、加濕，由此最終被引入的空氣具有了可以有效改善室內(nèi)空氣濕熱環(huán)境的能力[19]。隨后，著名的埃及建筑師哈桑法塞為克服傳統(tǒng)捕風(fēng)窗形式所具有的固有缺陷，增大其允許的進氣量并提高其降溫效果，對其在結(jié)構(gòu)、形式方面都作出創(chuàng)新性的改進：增大捕風(fēng)窗的尺度；將多組經(jīng)過噴水浸潤的用金屬包裹的木炭由上至下呈多層懸掛于導(dǎo)風(fēng)通道內(nèi)；令裝置底部與噴泉瀑布等大面積自由水面相結(jié)合。這種改良后的新形式巧妙地將從室外引入的大量干熱空氣送入導(dǎo)風(fēng)通道中進行首次梯級式的冷卻加濕，之后在裝置底部的噴泉瀑布再次為即將送入室內(nèi)的空氣提供了更大的與水接觸蒸發(fā)降溫的接觸面，從而相對于傳統(tǒng)形式而言，這一改良的蒸發(fā)降溫風(fēng)塔使空氣的流速和冷卻效率同時得到了提高[20]。

【參考文獻】

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本文編號：2747911