基于LBM的典型建筑布局树木风环境模拟

在建筑方案设计阶段定量评估景观绿植对建筑风环境影响,对于提高行人区域热舒适性具有重要实践意义。结合格子玻尔兹曼计算流体力学方法和多孔介质模型,开展了边界层流场-建筑-树木耦合模拟和关键参数验证,针对城市街道区域典型矩形建筑平面布局存在的风速加速现象,开展树木挡风效应分析。研究结果表明:模拟方法能够重现出与试验吻合一致的树木尾流区平均风速和湍流特征;基于不同阻力系数的树木透孔率对树木背风区下游1H~3H范围内挡风效应影响明显;基于等效原则提出的圆柱体简化模型能够计算出与树木原型一致的挡风效应变化规律;建筑两侧和迎风端布置合理间距的树木能够减小矩形建筑两侧风速加速比和加速区域面积,可以通过经济合理的树木布置方案实现建筑周围风环境舒适度优化和通风廊道畅通。研究成果可应用于景观植被风环境优化设计,为方案设计阶段绿色建筑自然通风评估提供新的计算参考。

分段式排风系统异形构件阻力特性分析及优化

铝冷轧过程产生大量油雾,危害工人健康、破坏厂房环境,分段式排风系统虽可高效捕集油雾,但因含阻力特性未知的异形构件,导致系统风量无法精确按需分配。本文针对分段式排风系统中的环吸式排风罩和缝吸式半密闭罩,通过数值模拟方法研究其阻力特性,并进行减阻优化。研究发现,影响环吸式排风罩和缝吸式半密闭罩局部阻力系数的关键因素为进出口面积比,且二者呈指数关系;针对2种构件中涡产生的主要位置,采用结构优化的方式使阻力分别降低了28.6%和22.1%。本文可为铝冷轧排风系统管路设计提供参考。

动车检查库不同通风系统降温效果对比研究

基于实测数据开展了不同通风系统对夏热冬冷地区动车检查库降温效果的对比研究。结果表明:屋顶机械排风系统设计换气次数宜为2~4 h^(-1);直接蒸发冷却送风系统换气次数宜为3~4 h^(-1);诱导通风系统推荐采用中部送风、两侧排风的系统形式,机械送排风换气次数宜为2 h^(-1);各通风方案在推荐设计值下都能满足湿球黑球温度限值30℃的舒适性要求;综合对比各方案,机械排风系统造价最低,诱导通风系统效果最好,蒸发冷却送风系统适合于改善局部热环境。

干热地区不同居住区夏季室外热环境分析——以石河子市5个居住区为例

随着城镇化的快速发展,大规模的城市开发建设加剧了城市热岛效应,干热地区夏季城市热环境问题尤为突出,城市活力下降。为探究不同形态参数和建筑布局对干热地区居住区夏季室外热环境的影响,通过对石河子市五个典型居住区的热环境物理参数进行实测调研,运用控制变量法对比不同形态参数对居住区的影响,并采用多元回归分析的方法探究干热地区室外热环境的影响因素,以期为干热地区营造健康舒适的室外环境和街区设计提供借鉴和参考。

室内人体呼吸代谢暴露对学生阅读效率影响的实验研究

高校教室是学生学习和生活的重要场所,其室内空气质量与学生健康及学习效率密切相关,而针对代谢污染暴露引起的健康影响量化研究还有待深化。本文以CO_(2)作为室内空气质量的表征参数,利用实验舱进行室内环境调控,通过主观舒适度评价、学习任务测试等方法,探讨不同工况(CO_(2)浓度分别为600 ppm、1000 ppm、1500 ppm、2000 ppm、2500 ppm、3000 ppm和4000 ppm)下人体代谢污染物对室内人员生理感知指标及各类型学习任务的影响关系。结果表明:第一,随着室内CO_(2)浓度升高,受试学生的热舒适度下降22.2%,其中人体的热感觉和病态建筑综合征(SBS)中各项生理反馈在室内CO_(2)浓度超过1500 ppm时发生显著变化;第二,CO_(2)浓度升高对校对任务速度的减缓影响更显著,而对文本阅读的影响主要表现在正确率上;第三,在高浓度工况下(4000 ppm)受试学生的综合阅读效率相比低浓度(1000 ppm)下降14.1%,而低于1500 ppm时维持更低的CO_(2)浓度对阅读效率的提高不会有明显收益。实验结果为教室空气质量调控和规范制定提供参考。

太阳能空气源热泵耦合相变蓄热器供热系统模拟研究

目的为提高可再生能源利用率,研究太阳能空气源热泵耦合相变蓄热器供热系统实际性能,建立适合夏热冬冷地区民用住宅的节能供热系统。方法利用TRNSYS软件建立太阳能空气源热泵耦合相变蓄热器供热系统模型,并与太阳能空气源热泵供热系统进行对比分析,对两个系统从制热量、耗电量、能效比以及室内人体热舒适度四个方面进行模拟分析,使用PMV-PPD评价方法对两个系统的室内热舒适度进行评价。结果耦合相变蓄热器的供热系统耗电量低于无相变供热系统,节能率提高了13.29%;耦合相变蓄热器的供热系统平均能效比为3.5,太阳能空气源热泵供热系统的平均能效比为3.32,提高了5.14%;耦合供热系统可以为人体提供I级室内热环境水平的热舒适度,无相变供热系统只能为人体提供II级。结论太阳能空气源热泵耦合相变蓄热器供热系统节能性更好,系统能效更高,提高了可再生能源利用率,并且耦合供热系统在热舒适性方面优于无相变供热系统。

对通风行为诱因及附加通风量的模糊综合评价

城镇居民生活行为对建筑运行阶段的能耗有较大的影响。在对城镇居民每天通风行为进行调查的基础上,分析和归纳了寒冷地区住宅建筑中通风行为的诱因构成。根据调查统计的数据和规范标准,对寒冷地区典型住宅冬季供暖期间可能带来附加能耗的通风行为进行定量评估,并运用模糊综合评价模型分析各个通风诱因对附加通风量的影响。结果表明,仅城镇居民通风行为带来的附加通风量仍然存在超出规范新风需求量10%的可能性,由此带来的能耗增加量在节能设计和运行控制过程中不可忽视。

商业综合体厨房排油烟系统设计方案探讨

本文对商业餐饮厨房的排油烟及补风方式进行分类讨论,认为目前商业餐饮厨房设计中,以混合式排油烟方式为主、分户式排油烟方式为辅。分户式排油烟方式根据适合应用于商业高区楼层,在商业顶层分户式排油烟方式风量占比可达到50%,因此餐饮主力店应优先设置于顶层区域。在油烟净化设备经济技术性对比中发现,高压静电油烟净化器初投资虽然最高,但10年运营费用最低,约为前两种油烟净化器运行费用50%。

4种用于温室除湿的亲水翅片管蒸发器热湿传递性能分析

温室冬季高效除湿需求已经成为制约中国温室产业高质量发展的技术难题之一。为了提高温室用冷冻除湿系统中亲水翅片管蒸发器的热湿传递性能,该研究建立了低温高湿工况下平翅片、带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片4种亲水翅片管蒸发器空气侧的数值传热模型,采用蒸发器的换热量Q、努塞尔特数Nu、摩擦因子f、单位翅片面积析湿量和强化传热因子JF等评价参数,对比分析了低温高湿工况下4种亲水翅片管蒸发器空气侧热湿传递性能。结果表明,与平翅片相比,带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片空气侧的Nu、Q和f均高于平翅片,且开缝翅片的Q和f在相同条件下均最大;4种翅片的f随入口风速的增大而大幅度减小,而相对湿度对f的影响较小;单位翅片面积析湿量均随入口风速和相对湿度的增大而增大,波纹翅片的除湿能力最优;在入口风速1~4 m/s和相对湿度80%~95%条件下,波纹翅片管蒸发器的JF因子平均值最大,其热性能最优;在冬季寒冷地区低温高湿的温室中,推荐选用波纹亲水翅片管蒸发器对温室内空气进行除湿。该研究可为温室低温高湿环境下除湿系统用亲水翅片管蒸发器的设计与应用提供参考。

基于Fluent的沈阳地区某住宅夜间自然通风热舒适模拟研究

自然通风能够有效改善室内热舒适性,降低室内能耗。采用Fluent软件,利用加入修正系数的自适应热舒适评价指标(aPMV)模型对沈阳某住宅夜间自然通风热舒适性进行模拟。结果显示,夏季夜间自然通风条件下室内热舒适情况较好,室内热舒适情况受窗户开启面积影响。住宅卧室整体吹风感受门窗开度影响。夏季夜间自然通风能够有效改善室内热环境,降低空调的使用。

用于铝压延厂房油雾控制的环吸式排风罩设计方法

环吸式排风罩是针对铝压延加工工艺油雾散发特征而提出的一种高效捕集设备,可以大幅降低系统风量,从而减少能耗和降低碳排放量,但目前仍缺乏此类排风罩的通用设计方法。本文选取10个铝压延车间铝冷轧机及排风罩为研究对象,探究了不同轧机尺寸组合下排风罩罩口处污染物扩散断面尺寸和排风罩捕集性能,通过回归分析得到了排风罩罩口设计尺寸和设计风量的计算方法,可供工程设计人员参考。

超高层办公建筑开窗通风对室内热舒适与能耗的影响研究

超高层建筑的供冷供热能耗居高不下,合理利用自然通风能够减小空调的运行时间与运行能耗。实测过程中发现,超高层办公建筑由于安全性与室外噪声的限制基本很少开窗。以西安地区为例,通过实测数据和热力学第一定律,使用MATLAB软件建模计算分析采用开窗通风方式或空调供冷供热方式对室内温度的影响,发现超高层建筑冬季过热问题非常明显,开窗或使用通风器时噪声过大,针对上述问题给出开窗建议。以西安市某超高层办公建筑的测试数据作为计算工况参考,并借助其验证本文结论,为设计提供实施性较强的指导。

MILD粉体燃烧技术研究进展与关键问题分析

MILD燃烧是一种在中度或极度低氧环境下发生的温和燃烧模式,兼具高燃烧热利用率和极低NOx排放的优势,国际燃烧领域认为它是拥有巨大应用潜力的清洁燃烧技术之一。自1990年左右开展相关研究以来,对于实现气体燃料的MILD燃烧的相关技术已相对成熟,而关于煤粉和生物质等固体燃料的MILD燃烧机制和实现条件的研究仍相对缺乏。基于高动量氧化剂射流来实现内部再循环,不再需要外部高温预热来建立MILD燃烧,极大拓宽了MILD燃烧的应用范围。从颗粒弥散、受热、着火、燃烧、污染物等方面概述了MILD粉体燃料燃烧的基础特性,由于颗粒的不均匀弥散和反应,煤粉等碳基固体燃料的MILD燃烧进程较气体燃料更复杂。高速射流MILD燃烧在增加点火延迟的同时也扩展了点火区和反应区,需要对燃烧各阶段的特征和机理开展系统研究。介绍了固体燃料MILD燃烧理论设计和装备研发领域所取得的研究成果,建议通过高精度数值模拟,改进现有燃煤锅炉燃烧器、调节工艺参数以匹配MILD燃烧模式,增加焦炭颗粒的停留时间以提高燃烬率,提高燃烧稳定性并抑制包括细颗粒物在内的各类污染物排放。基于互联能源系统的整体方法,推进MILD燃烧与各类新型燃烧技术的耦合研究,尤其加强煤粉、生物质与氢、氨等可燃气体共燃特性研究,助力能源转型。探究粉体MILD燃烧中的湍流两相流特征、湍流相间传热作用以及湍流-化学耦合作用是加深对粉体MILD燃烧理解的关键,涉及多变量分析和高精度模拟,是未来研究的重点和难点。

管式蒸发冷却下LiCl-CaCl_(2)混合溶液降膜除湿特性分析

针对绝热型溶液除湿器性能低下的问题,设计了一种管式蒸发冷却型溶液除湿器,并采用具有较高经济性的LiCl-CaCl_(2)混合溶液作为除湿剂.基于理论模型,数值模拟了混合溶液中LiCl、CaCl_(2)两组分混合质量比、溶液参数和空气参数对蒸发冷却及绝热工况下除湿器热湿传递特性的影响.结果表明,除湿器在蒸发冷却工况下的单位面积除湿率高于绝热工况,最高可提升41.5%,且溶液中LiCl质量分数越小,其性能优势越显著.蒸发冷却除湿优势受溶液温度影响显著,单位面积除湿率与除湿空气流量呈正相关,与溶液流量呈负相关.不同的LiCl-CaCl_(2)混合质量比下蒸发冷却除湿特性主要受溶液温度影响,且在溶液温度较低时降低LiCl质量分数对除湿性能影响较小.2种运行工况下空气流量对除湿器单位面积除湿率的正向提升率可达136.9%~168.1%,而溶液流量对其影响较弱.

洁净手术室气流组织效果的影响因素综述

我国医院建设规模庞大、分布广泛,就医人数居世界第一,医疗洁净手术室空气洁净技术发展迅速。手术室的气流组织是其空气洁净技术的重要方面,与手术部位感染的关系一直存在争议。本文对手术室中的气流组织形式进行了综述。研究表明,层流通风和温控气流通风在去除携带细菌的颗粒方面具有优势,且层流通风对飞沫的控制能力更强。本文梳理了手术室内人员数量和位置、手术人员的动作和流动、医用设备的数量和发热量、人员着装和手术台次等因素对气流组织效果的影响。发现手术人员的动作和流动是相关研究的热点,气流组织与手术人员、患者热舒适的关联仍有待深入。未来研究方向包括手术室内局部气流组织与手术微环境空气质量的定量关系、新型气流组织形式和末端、个性化通风与手术人员热舒适等。

深中沉管隧道火灾烟气流动与控制数值研究

为了研究采用横向联络排烟道结合侧壁排烟口新型排烟方式对沉管隧道火灾烟气流动的控制效果,以深圳-中山隧道为例,采用理论分析与计算流体力学相结合的方法,通过分析临界风速、烟气逆流长度和烟气分岔低温区域来研究烟气的流动特性。提出了沉管隧道火灾临界风速和烟气逆流长度的修正模型,同时还建立了烟气分岔流动低温区域长度的预测模型。结果表明,当无量纲热释放率小于0.139时,临界风速与无量纲火源热释放速率的1/3次方成正比。当纵向风速从1.5 m/s增加到4.0 m/s时,10、20、30、50 MW火灾时的峰值温度分别降低了35%、48%、46%和43%。在强纵向风速的作用下会发生烟气分岔现象,对隧道中心线和侧壁温度进行分析,得到了分岔流动低温区域长度预测模型,预测结果误差在10%以内。

空气过滤棉荷尘阻力特性的实验研究

为研究复合式空气过滤棉的阻力特性,选择3层复合空气过滤棉作为主要研究对象,通过实验系统地研究荷尘速率对其阻力变化的影响,并与过滤纸进行对比。研究结果表明:在相同过滤风速下,荷尘质量浓度越低,过滤棉阻力上升速度越快;过滤棉等级越低,荷尘质量浓度对其阻力增长影响越大,归一化阻力随单位面积荷尘质量的增长越快;过滤风速对过滤棉归一化阻力的增长有影响,过滤风速越大,归一化阻力增长越缓慢,但对效率较高的过滤棉影响不大。相同荷尘条件下,相较于过滤纸,过滤棉的归一化阻力上升更慢;基于实验归纳得到3层复合空气过滤棉的阻力增长特性方程。研究结果可为其使用寿命预测提供参考。

粉煤灰矿化电厂烟气CO_(2)技术及关键科学问题

燃煤发电是我国能源安全的重要保障,但烟气中会排放大量CO_(2),同时,也会产生大量粉煤灰。利用粉煤灰矿化封存电厂烟气CO_(2),并将矿化产物进行综合利用,可达到大宗固废处置与CO_(2)长效封存的双重目的。目前,粉煤灰矿化电厂烟气CO_(2)技术仍存在矿化效率低、反应时间长、CO_(2)处理量小等不足,其对应的关键科学问题和技术瓶颈亟待解决。简要介绍了粉煤灰矿化烟气CO_(2)的基本原理,分析了不同反应条件对粉煤灰碱土金属离子浸出和CO_(2)矿化反应效率的影响机制,对比了CO_(2)直接矿化反应工艺、碱土金属预浸出工艺、CO_(2)预吸收工艺等3种流程的优缺点,提出了包含粉煤灰碱土金属离子高效浸出、CO_(2)矿化反应过程强化、粉煤灰矿化CO_(2)智能装备、矿化效果综合评价等方面的粉煤灰高效矿化烟气CO_(2)技术体系,总结了粉煤灰矿化CO_(2)产物的物理化学性质,提出了粉煤灰矿化CO_(2)产物高值化综合利用的构想。最后,凝练出了粉煤灰碱土金属离子快速浸出与CO_(2)高效矿化特性、粉煤灰矿化CO_(2)大型反应器中多相混合与反应规律、粉煤灰浆液矿化CO_(2)产物性质的调控机制等3个关键科学问题,指明了基础研究-关键技术与装备研发-工程应用全链条的攻关方向,为粉煤灰高效矿化烟气CO_(2)及产物综合利用提供了参考,对于双碳目标实现和固废综合利用具有重要意义。

高分子除湿转轮建模与除湿性能预测

为有效预测高分子除湿转轮的除湿性能,采用效率法模型、BP神经网络模型2种方式对基于高分子除湿转轮实验台的47组实验数据进行建模。通过构建的除湿转轮模型,对20组不同实验工况条件下的转轮除湿性能进行预测,并与实验数据进行对比。根据预测结果得出,2种模型均能对用于建模的47组实验数据进行有效回归,且能对非建模实验数据以外的20组实验工况进行较好的预测。效率法模型对于处理空气出口温度的预测精度优于BP神经网络模型,但对于处理空气出口含湿量的预测,BP神经网络模型的预测精度优于效率法模型。选择广州、上海、武汉、北京4个典型气候条件城市,使用所建模型研究其在不同气候分区下供冷季的除湿性能,结果表明高分子除湿转轮在这4个城市中的除湿性能由高到低依次为广州、上海、武汉、北京。

基于自然通风的既有游泳馆室内气流组织模拟分析

目的 分析既有游泳馆气流组织的影响因素,为改善室内自然通风状况、打造健康的室内空气环境提供设计参考。方法 以某游泳馆为例,采用Airpak软件对室内气流组织进行模拟分析,提出在自然通风下通过改变侧窗参数和增设天窗来改善室内空气的流速和走向。结果 通过模拟分析得出最佳参数:侧窗入射风角度为各150°、通风面积增加至12.42%、进出风口面积比为1∶2、进风口和相对出风口高位、相邻出风口低位、并增设2组面积各为5%的天窗,此时,坐席区最大风速由0.16 m/s提高到0.91 m/s,泳池区最大风速由0.22 m/s提高到0.47 m/s。结论 入射风与进风口形成一定角度可避免穿堂风;侧窗通风面积和进出风口面积比不宜过大或过小;侧窗进风口不宜设在较低位置;大空间建筑设置天窗可提高空间整体风速。