本文關(guān)鍵詞：北方住宅冬季通風(fēng)與高效儲(chǔ)能新風(fēng)系統(tǒng)研究　出處：《重慶大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,北方地區(qū)住宅建筑節(jié)能、室內(nèi)空氣品質(zhì)保障與調(diào)控成為熱點(diǎn)的研究問題。北方地區(qū)住宅建筑普遍沒有安裝機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng),冬季開窗通風(fēng)是改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的重要手段。通過開窗獲取新風(fēng)的方法調(diào)控能力較差,在冬季室內(nèi)外溫差較大的情況下,長(zhǎng)時(shí)間的開窗時(shí)間會(huì)造成嚴(yán)重的建筑熱損失,而新風(fēng)量不足是導(dǎo)致病態(tài)建筑綜合征的重要因素。針對(duì)北方地區(qū)住宅建筑節(jié)能和室內(nèi)空氣品質(zhì)的矛盾,本文系統(tǒng)圍繞著制約北方地區(qū)住宅建筑通風(fēng)的核心問題和高效儲(chǔ)能新風(fēng)系統(tǒng)研發(fā)開展研究工作,為解決北方地區(qū)住宅冬季通風(fēng)問題提供可行的科學(xué)依據(jù)。本文通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)訪談的方式在北方地區(qū)典型城市-沈陽(yáng)市開展了系統(tǒng)的居民冬季開窗通風(fēng)相關(guān)問卷調(diào)查,在對(duì)大量樣本分析篩選之后,選擇了500戶居民樣本為研究對(duì)象,利用SPSS軟件對(duì)居民開窗行為進(jìn)行了歸納統(tǒng)計(jì),分析了影響居民開窗習(xí)慣和行為的多因素特征,以及這些因素與開窗習(xí)慣之間的獨(dú)立相關(guān)性。在調(diào)研與統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上,采用示蹤氣體法等測(cè)試手段對(duì)典型住宅建筑的不同尺寸房間進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,得到了北方冬季開窗通風(fēng)換氣次數(shù)變化的基本規(guī)律以及房間尺寸、風(fēng)向與開窗幅度等因素對(duì)換氣次數(shù)的影響,并基于測(cè)試結(jié)果探討了合理的冬季開窗習(xí)慣和行為。建立了房間冬季開窗通風(fēng)的過程數(shù)學(xué)模型,利用Matlab軟件編制程序進(jìn)行求解。在模型中,基于測(cè)試數(shù)據(jù)提出了單開口通風(fēng)的混合系數(shù)公式,對(duì)Warren的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正;將房間內(nèi)壁面溫度設(shè)為定解條件,通過大量測(cè)試數(shù)據(jù)擬合了房間壁面不同位置的溫降規(guī)律。利用房間冬季開窗通風(fēng)過程數(shù)學(xué)模型分析了幾種常見的開窗通風(fēng)工況,得到了不同開窗尺度、室內(nèi)初始溫度以及室外溫度條件下的換氣次數(shù)變化規(guī)律。以測(cè)試房間為原型建立了開窗房間的物理模型,采用CFD手段模擬了冬季開窗通風(fēng)情況下房間與外界的瞬態(tài)熱交換過程,模擬得到了房間及開口處的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng),有助于直觀分析熱壓主導(dǎo)作用下單開口通風(fēng)的流動(dòng)換熱特征。構(gòu)建了太陽(yáng)能新風(fēng)集熱器的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)分析模型,分析了提高太陽(yáng)能利用率的因素,在此基礎(chǔ)上研發(fā)了太陽(yáng)能新風(fēng)集熱器,建立了基于整體封裝相變材料、浮石強(qiáng)化導(dǎo)熱、熱管轉(zhuǎn)移蓄熱以及S通道的耦合集成的儲(chǔ)能式太陽(yáng)能新風(fēng)系統(tǒng)。利用DSC測(cè)試設(shè)備對(duì)相變材料進(jìn)行了不同程序的測(cè)試,得到了更加準(zhǔn)確的相變區(qū)間、潛熱值等材料特性。對(duì)太陽(yáng)能新風(fēng)集熱器進(jìn)行了多工況的測(cè)試對(duì)比分析,獲得了提高太陽(yáng)能新風(fēng)集熱器集熱效率的實(shí)際有效措施。測(cè)試耦合集成的儲(chǔ)能式太陽(yáng)能新風(fēng)系統(tǒng)之后,得到了熱管促進(jìn)集熱效率提升以及相變儲(chǔ)能蓄換熱裝置延長(zhǎng)新風(fēng)供應(yīng)時(shí)間的實(shí)際效果。針對(duì)蓄換熱裝置放熱效果不夠理想的問題,利用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行了縮減流道尺寸和縮減相變儲(chǔ)能模塊厚度的方案優(yōu)化。研究結(jié)果表明,北方居民的開窗習(xí)慣不太合理且自然換氣次數(shù)嚴(yán)重不足,居民有必要減少單次開窗時(shí)間并增加開窗頻次,室內(nèi)空氣品質(zhì)的主觀感覺與居民健康意識(shí)與開窗習(xí)慣之間存在顯著相關(guān)性;Matlab程序預(yù)測(cè)的模擬值和實(shí)驗(yàn)值之間具有比較好的一致性,驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型理論思路(修正單開口通風(fēng)經(jīng)驗(yàn)公式、使用壁面溫降規(guī)律等)的正確性;冬季開窗通風(fēng)過程規(guī)律與夏季情況顯著不同,呈現(xiàn)快速下降和趨于平緩的瞬態(tài)變化特征,在實(shí)驗(yàn)條件下房間尺寸對(duì)換氣次數(shù)的影響要比開窗尺度、風(fēng)向、室內(nèi)初始溫度、室外溫度更為明顯;研發(fā)的太陽(yáng)能新風(fēng)集熱器在室外零度的情況下最高平均集熱效率能夠達(dá)到55.3%,在熱管作用下太陽(yáng)能的有效利用率進(jìn)一步上升了6.9%,而相變儲(chǔ)能蓄換熱實(shí)驗(yàn)裝置延長(zhǎng)新風(fēng)的供應(yīng)時(shí)間為4.5小時(shí);模擬優(yōu)化方案中縮減相變儲(chǔ)能模塊厚度對(duì)于提升相變儲(chǔ)能蓄換熱裝置的放熱效果更加明顯,得到的最高有效放熱率為85.2%。本文的研究成果可以為北方住宅建筑冬季的節(jié)能和室內(nèi)空氣品質(zhì)保障起到積極的作用。
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【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU834

【參考文獻(xiàn)】

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1 王燁;武弋;;冬季自然通風(fēng)對(duì)住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)的改善性能評(píng)價(jià)[J];安全與環(huán)境學(xué)報(bào);2008年05期

2 馮國(guó)會(huì);黃凱良;陳其針;劉馨;陸夢(mèng)U，

本文編號(hào)：1424488