风口上置置换通风系统在办公类建筑中的应用研究

论文摘要

自从上世纪70年代能源危机以来,许多国家开始重视建筑节能研究。为减少空调建筑的能耗,人们就在不断的寻找各种节能措施,如提高建筑物的密闭性,减少空调新风量等,但同时也产生了一系列的问题,其中室内空气品质就是一个很突出的问题。为了解决这一矛盾,置换通风系统作为解决手段之一被越来越广泛的应用于公共建筑和民用建筑,因为它不仅能提供更好的空气品质,同时也具有一定的节能效果。但是由于传统的置换通风系统送风速度及送风温差较小,导致其制冷量偏低,应用范围受到限制。在这种情况下人们提出了风口上置置换通风空调系统,该系统可以增大送风温差及送风速度,进而可以提高该系统的制冷量,扩大置换通风的应用范围。本文针对某开敞式办公室的一个典型区域,采用风口上置置换通风系统,建立了数学物理模型,利用计算流体力学（CFD）软件Airpak,首先对典型工况下室内速度场、温度场、PMV-PPD、空气龄、CO2浓度场进行了模拟计算,分析表明在冷负荷比较大的场合应用该系统是可行的;其次分析研究了送风温度、送风速度、送风口位置等因素对室内空气速度场、温度场及通风效率的影响;最后对风口上置置换通风与混合通风的通风效果进行了对比研究,与混合通风相比,风口上置置换通风不仅能够提供更好的室内空气品质,而且具有一定的节能优势。本文对风口上置置换通风空调系统进行的模拟研究,对该系统的设计、评价和优化有一定的现实意义,并有助于其在我国的推广应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 建筑节能
• 1.1.2 室内空气品质
• 1.1.3 置换通风的提出及应用
• 1.2 置换通风基本理论
• 1.2.1 置换通风原理
• 1.2.2 置换通风特性
• 1.2.3 风口上置置换通风的原理
• 1.2.4 置换通风评价指标
• 1.3 国内外置换通风研究现状
• 1.3.1 国外的研究现状
• 1.3.2 国内的研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 置换通风数值模拟理论及软件介绍
• 2.1 湍流的控制方程
• 2.2 模拟方法简介
• 2.2.1 直接数值模拟（DNS）简介
• 2.2.2 大涡模拟（LES）简介
• 2.2.3 应力Reynolds时均方程的模拟方法
• 2.3 湍流模型介绍
• 2.3.1 标准k-ε模型
• 2.3.2 RNG k-ε模型（Renormalization Group）
• 2.3.3 两层湍流模型（Two-layer turbulent model）
• 2.3.4 零方程模型
• 2.4 辐射模型介绍
• 2.5 控制方程的离散
• 2.6 代数方程的求解及SIMPLE算法
• 2.6.1 代数方程的求解方法
• 2.6.2 流场计算的SIMPLE算法
• 2.7 CFD技术和Airpark软件简介
• 2.7.1 CFD技术
• 2.7.2 Airpak软件简介
• 2.8 本章小结
• 第3章 湍流模型的校核
• 3.1 实验模型介绍
• 3.1.1 实验描述
• 3.1.2 湍流模型和边界条件
• 3.1.3 假设条件
• 3.1.4 网格划分
• 3.1.5 控制参数的确定
• 3.1.6 求解步骤
• 3.2 模拟结果的评价
• 3.2.1 基本的流态特征
• 3.2.2 温度场分布校核
• 3.3 本章小结
• 第4章 数值模拟及结果分析
• 4.1 物理模型及边界条件
• 4.2 模拟工况的选取
• 4.3 典型工况下的模拟结果及分析
• 4.3.1 房间速度场分析
• 4.3.2 房间温度场分析
• 4.3.3 房间PMV及 PPD分析
• 4.3.4 房间空气龄分析
• 4.3.5 房间二氧化碳浓度分析
• 4.4 改变送风参数对室内温度场及速度场的影响
• 4.4.1 送风温度对室内温度场及速度场的影响
• 4.4.2 送风速度对室内温度场及速度场的影响
• 4.4.3 送风口高度对室内温度场及速度场的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 风口上置置换通风与混合通风的比较
• 5.1 风口上置置换通风与混合通风物理模型
• 5.2 两种通风方式下速度场与温度场对比分析
• 5.3 两种通风方式下PMV-PPD对比分析
• 5.4 两种通风方式下空气龄对比分析
• 2浓度场对比分析'>5.5 两种通风方式下CO₂浓度场对比分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢