辦公建筑墻體蓄熱與通風降溫耦合技術研究.pdf

1、目前國內外對于建筑蓄熱聯(lián)合夜間通風技術的相關研究很多，但由于影響夜間通風的因素較多，且多為不確定性因素，現(xiàn)有的對于夜間通風影響因素的研究均處于理論初級階段，大多集中在通風的機理、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方式和氣流組織來更有效地帶走蓄熱墻體蓄積的熱量，針對夜間通風的研究多通過改變通風換氣次數(shù)來滿足室內熱舒適，往往導致?lián)Q氣次數(shù)過多，通風量過大。而在建筑生命周期中，設計階段所需投入的成本要遠低于其后彌補工

2、作付出的代價。因此，形成完整有效的夜間通風建筑設計和夜間通風運行策略，對工程實踐具有一定的指導意義。
　　本文選取西南地區(qū)的辦公建筑作為夜間通風技術的研究對象。夜間通風技術利用夜間室外涼爽空氣來降低圍護結構和室內蓄熱體蓄存的熱量，風機主要在夜間工作。對于居住建筑而言，需要考慮風機噪音以及風速耐受性，因此有一定的局限性；而辦公建筑主要使用時間為白天，夜間處于空置狀態(tài)，適合使用夜間通風技術。
　　首先，本文介紹了圍護結構非穩(wěn)態(tài)傳

3、熱的機理和計算方法，分析了影響圍護結構熱工性能的幾個因素，包括熱阻、傳熱系數(shù)、蓄熱系數(shù)、熱惰性指標、衰減倍數(shù)和延遲時間，得出：不能用單一因素來衡量墻體蓄放熱特性，而是應該綜合考慮各個因素對墻體總體熱工性能的影響。并提出以蓄熱量和室內空氣溫度情況作為評價墻體熱工性能參數(shù)的指標。
　　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)于內保溫和無保溫墻體的結論。對四種不同厚度的墻體進行模

4、擬，結果表明，隨著墻體厚度的增加，其衰減倍數(shù)和延遲時間不斷增大。外保溫墻體的延遲時間低于其余四種墻體，不利于延遲室外溫度波向室內方向傳遞的時間，使得其在夜間通風中發(fā)揮不到自身優(yōu)勢。類似地，墻體的蓄熱量隨著無保溫墻體厚度的增大而增加。在放熱階段，無保溫墻體總蓄熱量急劇下降，而外保溫墻體則相對平緩。當室外空氣溫度降低時，無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保溫板的隔熱作用，不利于熱量向室外散發(fā)。
　　隨后

5、，建立了Fluent模擬模型，介紹了Fluent流場計算的算法和近壁面問題的處理，分析了貴陽和重慶地區(qū)夜間通風的影響因素，并對位于重慶大學城市建設與環(huán)境工程學院實驗樓三樓屋面上的實驗小室進行改造，對自然通風工況和夜間通風工況下的室內外壁面溫度進行了測試，取自然室溫和夜間通風下的實測溫度值與模擬軟件逐時輸出的模擬值進行對比，得出，模擬結果與實際測試所得結果雖然有一定誤差，但均在可接受范圍內，從而驗證了Fluent模擬的正確性。
　　

6、后續(xù)使用 Fluent作為夜間通風數(shù)值模擬計算軟件，選用條縫型送風口，分析了貴陽和重慶地區(qū)夜間通風的影響因素對通風效果的影響。模擬結果表明，雖然外保溫墻體在通風后其室溫總體看來更加穩(wěn)定，但其對溫度波的時間延遲效果不如加厚的墻體。隨著墻體厚度的增加，室內環(huán)境維持在熱舒適范圍內的時間越長。墻體加厚到300mm時基本能滿足辦公建筑人員上班時間內的熱舒適要求而不用額外開啟空調。而對于居住建筑來說，考慮整天的熱舒適情況，推薦使用外保溫墻體。同時分

7、析發(fā)現(xiàn)，不能單純以PPE指標和制冷系數(shù)COP作為評價夜間通風節(jié)能潛力的標準。換熱量最高、最節(jié)能的墻體不一定是經濟性和室內舒適性最好的墻體。隨著送風速度的增加，室內空氣溫度降低的越快，室內空氣溫度也越低，室內環(huán)境維持在熱舒適范圍內的時間越長。另外，隨著送風速度的增大，通風時室內空氣溫度越來越接近送風溫度。隨著送風時段的增加，室內空氣溫度維持在熱舒適范圍內的時段越長。送風起始時間越早，送排風換熱速率越高。但是送風起始時間越延后，風機耗電量越