【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,基于熱壓通風原理對建筑空間進行通風降溫的應用被動蒸發(fā)冷卻技術的冷卻風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)冷卻技術這一暖通空調(diào)領域研究的新方向,對應用被動蒸發(fā)冷卻技術的冷卻風塔在干燥地區(qū)的應用進行研究。本文的主要研究內(nèi)容和研究方法如下:(1)被動式蒸發(fā)冷卻下向通風降溫技術相關的理論研究。對該技術的起源、基本原理、類型等理論基礎進行了文獻梳理,對其當前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及成果、應用優(yōu)勢與不足、設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,預測與展望其今后在我國干燥地區(qū)的應用潛力。(2)基于該技術的理論計算,確定應用被動蒸發(fā)冷卻技術的冷卻風塔的相關設計參數(shù)。在本文計算條件下,根據(jù)新疆烏魯木齊地區(qū)夏季通風室外計算溫度及相對濕度,借鑒國外學者驗證的經(jīng)驗公式,確定包括冷風塔蒸發(fā)降溫效率、冷風塔送風溫度及冷風塔有效高度等設計參數(shù),給出搭建應用被動蒸發(fā)冷卻技術的冷卻風塔通風降溫試驗模型的方案。(3)建立應用被動蒸發(fā)冷卻技術的冷卻風塔通風降溫試驗模型,分別對室外自然通風、不同的室外風速、與排風機結(jié)合后形成系統(tǒng)的情況下的冷風塔的降溫效果進行了試驗測試。通過對冷風塔試驗模型的相關數(shù)據(jù)的采集,得出冷風塔降溫效果隨的變化規(guī)律,并以此試驗模型為研究對象,采用FLUENT軟件對其所在區(qū)域的降溫情況進行模擬,得到試驗模型內(nèi)部通風降溫后的溫度場、速度場。(4)對被動式蒸發(fā)冷卻下向通風降溫技術的經(jīng)濟效益、環(huán)保效益、健康效益、社會效益等方面進行評價,進一步證實該技術在干燥地區(qū)應用的優(yōu)勢及較好的前景。同時分析應用被動蒸發(fā)冷卻技術的冷卻風塔在實際運行過程中出現(xiàn)的問題并提出改進措施,結(jié)合其它技術形成新的組合形式,為今后這種新型低能耗的通風降溫技術的改進、推廣提供相關資料。本文的研究結(jié)果表明:在干燥地區(qū)應用被動蒸發(fā)冷卻技術的冷卻風塔是一種很有前景的節(jié)能環(huán)保設計,通過理論計算、數(shù)值模擬與搭建試驗模型實測多種研究方法,證明應用被動蒸發(fā)冷卻技術的冷卻風塔在干燥地區(qū)應用的降溫效果明顯,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)冷卻下向通風技術的后續(xù)研究拓寬思路、提供參考。
【學位授予單位】：西安工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU831
【圖文】：

西安工程大學碩士學位論文地域性風格的傳統(tǒng)非空調(diào)降溫技術的使用場景。這些地區(qū)的傳統(tǒng)風塔中，空氣自上而下經(jīng)風塔上部的迎風開口向下流入室內(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)的伊朗風塔中，人們常常在其中設置濕墊子或淺水池，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)處于亞熱帶季風氣候區(qū)，夏季具有高溫多雨的氣候特征，僅靠通風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風通道內(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風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)降溫風塔使空氣的流速和冷卻效率同時得到了提高[20]。

這一技術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)處于亞熱帶季風氣候區(qū)，夏季具有高溫多雨的氣候特征，僅靠通風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風通道內(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風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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3 陶W

本文編號：2747911