發(fā)布時(shí)間：2017-06-18 09:06

  本文關(guān)鍵詞：辦公建筑墻體蓄熱與通風(fēng)降溫耦合技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于建筑蓄熱聯(lián)合夜間通風(fēng)技術(shù)的相關(guān)研究很多,但由于影響夜間通風(fēng)的因素較多,且多為不確定性因素,現(xiàn)有的對(duì)于夜間通風(fēng)影響因素的研究均處于理論初級(jí)階段,大多集中在通風(fēng)的機(jī)理、與蓄熱的耦合、氣候降溫潛力分析等方面。由于未考慮采用合理的送風(fēng)方式和氣流組織來(lái)更有效地帶走蓄熱墻體蓄積的熱量,針對(duì)夜間通風(fēng)的研究多通過(guò)改變通風(fēng)換氣次數(shù)來(lái)滿(mǎn)足室內(nèi)熱舒適,往往導(dǎo)致?lián)Q氣次數(shù)過(guò)多,通風(fēng)量過(guò)大。而在建筑生命周期中,設(shè)計(jì)階段所需投入的成本要遠(yuǎn)低于其后彌補(bǔ)工作付出的代價(jià)。因此,形成完整有效的夜間通風(fēng)建筑設(shè)計(jì)和夜間通風(fēng)運(yùn)行策略,對(duì)工程實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。本文選取西南地區(qū)的辦公建筑作為夜間通風(fēng)技術(shù)的研究對(duì)象。夜間通風(fēng)技術(shù)利用夜間室外涼爽空氣來(lái)降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)蓄熱體蓄存的熱量,風(fēng)機(jī)主要在夜間工作。對(duì)于居住建筑而言,需要考慮風(fēng)機(jī)噪音以及風(fēng)速耐受性,因此有一定的局限性;而辦公建筑主要使用時(shí)間為白天,夜間處于空置狀態(tài),適合使用夜間通風(fēng)技術(shù)。首先,本文介紹了圍護(hù)結(jié)構(gòu)非穩(wěn)態(tài)傳熱的機(jī)理和計(jì)算方法,分析了影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的幾個(gè)因素,包括熱阻、傳熱系數(shù)、蓄熱系數(shù)、熱惰性指標(biāo)、衰減倍數(shù)和延遲時(shí)間,得出:不能用單一因素來(lái)衡量墻體蓄放熱特性,而是應(yīng)該綜合考慮各個(gè)因素對(duì)墻體總體熱工性能的影響。并提出以蓄熱量和室內(nèi)空氣溫度情況作為評(píng)價(jià)墻體熱工性能參數(shù)的指標(biāo)。其次,使用能耗模擬軟件EnergyPlus,分析得出在相同墻體厚度的情況下,外保溫墻體的熱工性能優(yōu)于內(nèi)保溫和無(wú)保溫墻體的結(jié)論。對(duì)四種不同厚度的墻體進(jìn)行模擬,結(jié)果表明,隨著墻體厚度的增加,其衰減倍數(shù)和延遲時(shí)間不斷增大。外保溫墻體的延遲時(shí)間低于其余四種墻體,不利于延遲室外溫度波向室內(nèi)方向傳遞的時(shí)間,使得其在夜間通風(fēng)中發(fā)揮不到自身優(yōu)勢(shì)。類(lèi)似地,墻體的蓄熱量隨著無(wú)保溫墻體厚度的增大而增加。在放熱階段,無(wú)保溫墻體總蓄熱量急劇下降,而外保溫墻體則相對(duì)平緩。當(dāng)室外空氣溫度降低時(shí),無(wú)保溫墻體材料將蓄積的熱量快速釋放到室外環(huán)境,而外保溫墻體由于外側(cè)保溫板的隔熱作用,不利于熱量向室外散發(fā)。隨后,建立了Fluent模擬模型,介紹了Fluent流場(chǎng)計(jì)算的算法和近壁面問(wèn)題的處理,分析了貴陽(yáng)和重慶地區(qū)夜間通風(fēng)的影響因素,并對(duì)位于重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓三樓屋面上的實(shí)驗(yàn)小室進(jìn)行改造,對(duì)自然通風(fēng)工況和夜間通風(fēng)工況下的室內(nèi)外壁面溫度進(jìn)行了測(cè)試,取自然室溫和夜間通風(fēng)下的實(shí)測(cè)溫度值與模擬軟件逐時(shí)輸出的模擬值進(jìn)行對(duì)比,得出,模擬結(jié)果與實(shí)際測(cè)試所得結(jié)果雖然有一定誤差,但均在可接受范圍內(nèi),從而驗(yàn)證了Fluent模擬的正確性。后續(xù)使用Fluent作為夜間通風(fēng)數(shù)值模擬計(jì)算軟件,選用條縫型送風(fēng)口,分析了貴陽(yáng)和重慶地區(qū)夜間通風(fēng)的影響因素對(duì)通風(fēng)效果的影響。模擬結(jié)果表明,雖然外保溫墻體在通風(fēng)后其室溫總體看來(lái)更加穩(wěn)定,但其對(duì)溫度波的時(shí)間延遲效果不如加厚的墻體。隨著墻體厚度的增加,室內(nèi)環(huán)境維持在熱舒適范圍內(nèi)的時(shí)間越長(zhǎng)。墻體加厚到300mm時(shí)基本能滿(mǎn)足辦公建筑人員上班時(shí)間內(nèi)的熱舒適要求而不用額外開(kāi)啟空調(diào)。而對(duì)于居住建筑來(lái)說(shuō),考慮整天的熱舒適情況,推薦使用外保溫墻體。同時(shí)分析發(fā)現(xiàn),不能單純以PPE指標(biāo)和制冷系數(shù)COP作為評(píng)價(jià)夜間通風(fēng)節(jié)能潛力的標(biāo)準(zhǔn)。換熱量最高、最節(jié)能的墻體不一定是經(jīng)濟(jì)性和室內(nèi)舒適性最好的墻體。隨著送風(fēng)速度的增加,室內(nèi)空氣溫度降低的越快,室內(nèi)空氣溫度也越低,室內(nèi)環(huán)境維持在熱舒適范圍內(nèi)的時(shí)間越長(zhǎng)。另外,隨著送風(fēng)速度的增大,通風(fēng)時(shí)室內(nèi)空氣溫度越來(lái)越接近送風(fēng)溫度。隨著送風(fēng)時(shí)段的增加,室內(nèi)空氣溫度維持在熱舒適范圍內(nèi)的時(shí)段越長(zhǎng)。送風(fēng)起始時(shí)間越早,送排風(fēng)換熱速率越高。但是送風(fēng)起始時(shí)間越延后,風(fēng)機(jī)耗電量越少。比較貴陽(yáng)和重慶兩個(gè)地區(qū)的模擬結(jié)果,發(fā)現(xiàn)貴陽(yáng)地區(qū)夜間通風(fēng)潛力遠(yuǎn)大于重慶地區(qū)。最后,對(duì)貴陽(yáng)地區(qū)影響夜間通風(fēng)的三個(gè)因素組織正交試驗(yàn),依據(jù)經(jīng)濟(jì)性和舒適性分析,推薦貴陽(yáng)市辦公建筑夜間通風(fēng)使用300mm厚墻體,送風(fēng)時(shí)段23:00-第二日早9:00,送風(fēng)速度3m/s。
【關(guān)鍵詞】：辦公建筑 墻體蓄熱 通風(fēng)冷卻 熱舒適 熱工設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TU111.4
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 相關(guān)技術(shù)研究歷史與現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱特性11-12
• 1.2.2 夜間通風(fēng)冷卻技術(shù)的研究12-14
• 1.2.3 建筑蓄熱結(jié)合通風(fēng)技術(shù)研究14-16
• 1.3 課題研究目的、內(nèi)容16-20
• 1.3.1 研究目的16-17
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容17-20
• 2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能研究20-38
• 2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)非穩(wěn)態(tài)傳熱機(jī)理20
• 2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)非穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算方法20-22
• 2.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工特性研究22-26
• 2.3.1 蓄熱體的概念及分類(lèi)22-23
• 2.3.2 影響墻體蓄熱的因素分析23-26
• 2.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能影響因素的模擬試驗(yàn)研究26-30
• 2.4.1 研究目的26-27
• 2.4.2 模擬軟件EnergyPlus27
• 2.4.3 建筑模型27-28
• 2.4.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型和熱物性參數(shù)28-30
• 2.4.5 氣象參數(shù)和建筑內(nèi)擾參數(shù)設(shè)置30
• 2.5 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱模擬及結(jié)果分析30-33
• 2.6 墻體加厚和墻體保溫?zé)峁ば阅軐?duì)比分析33-36
• 2.7 小結(jié)36-38
• 3 貴陽(yáng)和重慶地區(qū)墻體蓄熱與通風(fēng)降溫耦合影響因素分析38-48
• 3.1 分析方法與目的38
• 3.2 夜間通風(fēng)時(shí)段確定和送風(fēng)方式的選擇38-39
• 3.3 夜間通風(fēng)效果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)39-41
• 3.4 湍流及其數(shù)值模擬方法41-42
• 3.5 模型的建立和計(jì)算模型的選用42-44
• 3.6 材料物性參數(shù)和邊界條件的確定44-46
• 3.7 小結(jié)46-48
• 4 墻體蓄放熱特性和夜間通風(fēng)效果實(shí)驗(yàn)研究48-64
• 4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>48
• 4.2 實(shí)驗(yàn)小室概況48-49
• 4.3 實(shí)驗(yàn)方案49-53
• 4.4 室外實(shí)測(cè)氣象參數(shù)53-54
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54-61
• 4.6 小結(jié)61-64
• 5 夜間通風(fēng)計(jì)算及結(jié)果分析64-86
• 5.1 貴陽(yáng)地區(qū)計(jì)算結(jié)果分析64-73
• 5.1.1 墻體厚度對(duì)夜間通風(fēng)效果的影響65-68
• 5.1.2 送風(fēng)速度對(duì)夜間通風(fēng)效果的影響68-70
• 5.1.3 通風(fēng)時(shí)段對(duì)夜間通風(fēng)效果的影響70-73
• 5.2 重慶地區(qū)計(jì)算結(jié)果分析73-81
• 5.2.1 墻體厚度對(duì)夜間通風(fēng)效果的影響73-76
• 5.2.2 送風(fēng)速度對(duì)夜間通風(fēng)效果的影響76-78
• 5.2.3 通風(fēng)時(shí)段對(duì)夜間通風(fēng)效果的影響78-81
• 5.3 貴陽(yáng)市夜間通風(fēng)結(jié)合墻體蓄熱綜合方案設(shè)計(jì)81-82
• 5.3.1 正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)81-82
• 5.3.2 模擬結(jié)果分析82
• 5.4 小結(jié)82-86
• 6 結(jié)論與展望86-90
• 6.1 結(jié)論86-88
• 6.2 展望88-90
• 致謝90-92
• 參考文獻(xiàn)92-98
• 附錄98-99

【相似文獻(xiàn)】

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2 亓?xí)粤?北方辦公建筑夜間通風(fēng)降溫潛力及適用性研究[D];西安建筑科技大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：458622