辦公建筑墻體蓄熱與通風(fēng)降溫耦合技術(shù)研究.pdf

1、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

2、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

3、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

4、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

5、，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。
　　

6、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

7、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