封闭和半封闭通风空间的环境流体问题

半封闭与全封闭空间的环境流体力学包括系统内的空气流动、温度和湿度分布以及污染物的凝积等问题,其中涉及控制空间的空气质量、通风设计以及预防水汽凝结等多个方面的研究.本文着重介绍国内外近年来相关的工作,研究如何从理论分析、实验研究以及数值模拟等方面入手,解决通风问题,以达到获得高通风效率、低能耗和提高空气舒适度的目的.研究的对象包括房间,建筑物,城市等半封闭空间,以及汽车、地铁、飞机、潜艇、载人航天飞行器等不同程度的全封闭空间.现有的理论研究已经从解释单点源纯浮力对流的基础模型发展到能够描述具有体积流量和动量流量的扩散流的湍流喷泉模型.然而,理论研究上的进步还不足以使它能够处理实际问题中多样的通风情况和复杂的空间结构,工程应用中还需更多依靠实验研究和数值模拟的结论.对载人航天飞行器中的环境流体问题的研究虽然刚刚起步,但其研究手段和经验可以从相对成熟的半封闭与全封闭空间的相关研究中获得借鉴.

不同自然通风方式室内热舒适性研究

采用数值模拟方法对自然下部通风、自然层状通风、自然顶部通风3种自然通风方式室内温度场和速度场进行研究,以获取3种自然通风方式中室内热舒适性,寻求各自然通风方式适用范围.研究结果显示,3种自然通风方式中人体头部与脚踝之间垂直温差均小于5℃,满足人体热舒适对垂直温差的要求.自然下部通风、自然顶部通风在人体呼吸区高度上气流速度分布比较均匀,除进风口以及出风口附近区域其他区域气流速度均小于引起人体不舒适的最低气流速度0.25m/s,基本满足人体热舒适对吹风感的要求.在实际操作中,应根据当地气候条件以及室内不同功能选择合理的自然通风方式.

户外箱式配电变压器自然通风式隔声罩设计研究

户外箱式配电变压器因变压器本体噪声或通风散热风机噪声的扰民投诉日益增多。针对户外箱式配电变压器噪声扰民案例,通过理论计算与实际经验相结合,进行隔声罩降噪设计,隔声罩采用自然通风为主辅助机械通风的通风散热设计。通过对案例实际测量,结果表明自然通风式隔声罩降噪、通风效果良好。

夏热冬暖地区某开敞式大空间建筑的节能改造技术分析

为了探讨夏热冬暖地区开敞式大空间建筑的节能改造措施,以广州市某实际工程为例,应用Fluent软件,对自然通风、置换通风、遮阳、屋顶淋水降温的节能效果进行了定性分析,并应用DeST软件模拟了全年能耗。分析了自然通风与空调系统联合工作时的室内温度和速度场,并给出了室内温湿度的实测数据。结果表明:在该工程中,自然通风、置换通风、遮阳挡板和屋面淋水技术可明显改善室内热环境,同时降低建筑能耗;下沉式地面有利于增强室内置换通风效果;通过采用被动节能技术合理设计后,建筑节能率达61.9%。

实验探索室内自然置换通风单一浮力源的热力分层

通过气泡羽流模型,对具有单一浮力源的室内自然置换通风热力分层高度进行了模拟实验研究,讨论了有效通风面积与热力分层高度之间的变化关系。将通过INSIGHT 3G软件获得的实验数据与数学模型进行了对比分析,发现自然置换通风室内单一点源热力分层的量纲1高度随着量纲1有效通风面积的增加而增高,室内自然置换通风单一浮力源的热力分层高度仅是其量纲1有效通风面积的函数。

长江三角洲地区规模化猪场自然通风圈舍氨气监测研究

以长三角典型规模化生猪养殖场自然通风圈舍为研究对象,探讨基于次氯酸钠-水杨酸分光光度法(简称水杨酸法)面向开放式圈舍氨排放核算的氨气采样效率、采样时间和采样频率,辨析影响圈舍氨气监测的影响因素,为构建畜禽养殖圈舍氨排放监测方法进而准确核算畜禽氨排放量提供技术支撑。结果表明,采用水杨酸法测定圈舍氨气,不少于4 min的采样时间(采集气量为4 L)采样效率均大于90%,不同采样时间(4、20、40和60 min)测定获得的氨气浓度无显著差异;小时采样频率相对误差与累积频率90%相对误差随着采样频率减少而增加,温度较高的夏季(日均温为25~35℃)各小时采样频率与累积频率90%相对误差均显著高于温度较低的冬季(日均温为0~10℃);与小时采样频率相似,日采样频率相对误差均值也随着采样频率减少而增大,且温度较高的夏季均显著高于温度较低的冬季;在长三角开展规模化生猪圈舍氨监测,建议夏季小时采样频率不少于4次·h^(-1),在每日清晨6至7时前后与午后增加到6次·h^(-1),日采样频次不少于12次·d^(-1);冬季小时采样频率为2次·h^(-1),日采样频次不少于4次·d^(-1)。

建筑自然置换通风设计要素初探

详细介绍了自然置换通风的工作原理和特性,及其国内外研究现状和相关研究成果,重点探讨了自然置换通风在设计中需要注意的问题及设计策略,包括建筑物设计以及室内通风方式设计,以期保证自然通风达到良好的生态效能。

复合置换通风的非稳态流动

以两开口单区建筑为研究对象,采用理论分析方法,推导出风机与热压共同驱动的复合置换通风的非稳态数学模型。研究了机械风量、两开口面积比和无量纲特征时间对室内热分层高度和自然通风量的影响。研究结果表明:在复合置换通风中,增大机械风量使热分层高度增大而自然通风量减小。无量纲特征时间增大,使热压主导通风模式存在所对应的机械风量的上限值减小。对于机械送风,开口面积比增大引起热分层高度和自然通风量随机械风量的变化率增加,热压主导模式存在所对应的机械风量的上限值增大,而对于机械排风,情况相反。当两开口面积相等时,采用机械送风和机械排风的效果是一样的。

自然置换通风的气流模型研究

提出一个室内上下区气流温度分别呈线性分布的模型,用该模型模拟了自然置换通风的气流温度分布,分析了分界面高度和通风量变化的影响因素,并用已有实验结果检验。与以往模型相比,该两区域模型更符合自然置换通风室内气流运动规律,基本可以用于模拟自然置换通风室内气流在空间上的温度分布。

混合热源自然置换通风热力分层高度数值模拟

本文通过数值模拟方法对具有单点热源和单面垂直发热墙体混合工况下的室内自然置换通风热力分层特性进行研究。研究结果显示,在所研究对象的参数变化范围内,室内自然置换通风热力分层高度受有效通风面积的影响,热力分层高度随有效通风面积的增大而升高,反之降低。室内自然置换通风热力分层高度基本不受单点热源和单面垂直发热墙体发热量的影响。

置换通风模式下多元对流室内热与污染物输运

通过数值模拟的手段研究不同进出口布置方式对置换通风模式下混合对流开口腔内热质输运过程的影响,并且利用流函数、热函数和质函数深入研究与揭示开口腔内热与气态污染物的输运过程与机理,系统分析了不同控制参数对开口腔内的气体流动结构和热质输运能力的影响。结果表明不同的进出口布置方式在开口腔内热和污染物的输运及其室内扩散范围上展现了相反的双重效果:进出口布置在两侧的方式具有更大的热与污染物输运能力;进口在两侧底部,出口位于顶部的布置方式在开口腔内具有更小的热与污染物扩散半径。研究结果对室内热与污染物排放和控制以及电子器件冷却有一定的借鉴意义。

室内自然置换通风受热墙体特性研究与实验模拟探讨

分析了含有热源的室内自然置换通风过程中热力分层的流动机理,探索了自然置换通风室内气流分层的理论模型。实验研究含有单面受热垂直墙体(如太阳照射受热墙体)的室内无因次有效通风面积与热力分层界面无因次高度的函数关系,并确定出自然置换通风的室内环境空气层的厚度仅为无因次有效通风面积的函数,实验发现无因次稳定分层分布大约成线性分布。

建筑自然通风与置换通风的适用性分析

通过阐述建筑自然通风和置换通风的基本原理,结合人们越来越关注的空气环境和室内空气品质等问题,分析总结了自然通风和置换通风各自优缺点和适用环境。

置换通风的热压驱动增益模式可行性研究

通过对传统下置置换通风系统特点的研究,提出了一种新的下置置换通风空调系统——由太阳能烟囱为新系统中送风提供热压动力,使送风具有传统下置置换通风系统的送风特点,室内工作区具有良好的空气品质。同时通过数值模拟的方法分析并比较了传统下置置换通风系统与新系统。结果表明:该系统能解决传统置换通风不舒适的吹风感和竖直温差大的问题;相对于传统下置置换通风,新系统还具备节能和环保特性;烟囱具有良好的自我调节性能。

被动式节能技术在既有居住建筑改造中的应用

结合我国居住建筑的节能现状,分析了我国居住建筑被动式节能设计的发展趋势,并从外墙、屋面、外窗、自然通风等方面,阐述了莆田市既有居住建筑节能改造措施,有利于实现建筑的可持续发展。

受不同浮力源影响的室内自然置换通风热力分层特性探讨

为有效地使自然通风技术在现代建筑中的广泛使用,本文从Linden,Cooper以及Hunter研究的羽状流理论上对室内自然置换通风受浮力源影响的热力分层特性进行了探讨。对于自然置换通风的室内单一羽状流或是等同强度的室内地面(浮力)热源,其热力分层界面无因次层高度取决于室内无因次有效通风面积的大小,与室内浮力流通量无关;室内分层界面上层区域的温度随着羽状流热流通量的增加而升高,与热力界面高度无关。当自然置换通风的室内(封闭空间)地面上有两个不同强度羽状流浮力源时,热力分层发展成三个不同空气密度的分层。这三个分层界面的高度取决于封闭空间的无因次有效通风面积和羽状流浮力流通量的比值。相关实验研究证明,在具有单面垂直热源的室内自然置换通风房间中,热力分层高度随有效通风面积的加大而增高。

汽车车身车间暖通设计

介绍了该车间的通风供暖方式,指出汽车厂焊接车间采用置换通风、转轮式热回收装置以及天然气燃烧加热的方式可以取得良好的室内空气环境和具有很好的节能效果。

置换通风系统对生土地坑窑舒适度的影响

为改善生土地坑窑存在的通风不畅、室内潮湿严重等状况,以河南省三门峡庙上村某地坑窑为研究对象,在定量分析其理论上所需通风量的基础上,提出了1种置换式通风系统以满足窑室通风量需求,并采用现场测试的方法对比了置换通风与自然通风的通风效果。通过建立ANSYS有限元分析模型,探讨了置换通风系统对地坑窑结构性能的影响。研究结果表明:置换通风系统可以满足地坑窑通风量的需求,而且该置换通风系统安装施工简单、造价较低、不影响地坑窑的结构安全性。

自然置换通风对温暖房间内污染物的冲刷效应

针对室内初始温度高于室外温度房间的典型自然置换通风情形,在瞬态通风理论模型的基础上,给出了室内污染物守恒方程,并进行数值求解,分析了瞬态通风过程对室内污染物的冲刷效应.结果表明:通风过程中,室内原有热空气层和上部新形成的热空气层的污染物浓度均逐渐降低,且前者下降速度较快;室内初始温度较高时,热源浮升力通量较大,在有效通风面积较大或房间面积较小的条件下,室内原有热空气层和上部热空气层的污染物浓度均较低;房间高度仅影响室内上部新形成热空气层的污染物浓度,且高度越低,该空气层的污染物浓度衰减越快.

自然通风型光伏双层皮幕墙光热传递特性研究

搭建了自然通风型光伏双层皮幕墙全尺寸实验房,采用了4种自然通风循环模式,分别对外层皮透过率为100%及20%的双层皮幕墙热工参数进行实验测量。结果表明,4种自然通风循环模式的光伏双层皮幕墙结构均能够起到有效阻隔室外热量传递,并具备发电功能。透过率20%的光伏双层皮幕墙内外玻璃温差10℃以上,太阳得热系数0.1以下,U值2 W/(m^(2)·K)左右;透过率100%的光伏双层皮幕墙内外玻璃温差5℃以下,太阳得热系数0.15以上,U值2.5 W/(m^(2)·K)左右。外循环模式更好的带走空腔内热量,在降低室内得热方面为最优;贯穿型只加强了自然通风,不能有效的带走空腔内的热量;内外循环模式能够将室内热量带出室外,相比外循环模式可以形成由内到外的通风形式;内循环模式将空腔内的热量带入室内,形成了空调负荷,为不利的循环模式。本研究为自然通风型光伏双层皮幕墙在建筑光伏一体化中应用提供依据。