太陽能煙囪強化教室自然通風(fēng)研究

【摘要】：自然通風(fēng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑節(jié)能中，是改善室內(nèi)空氣品質(zhì)和降低建筑能耗的重要技術(shù)。然而，因建筑物單純的自然通風(fēng)產(chǎn)生的通風(fēng)量較小，不能夠滿足人們的正常需求。太陽能煙囪作為一項能夠利用太陽能強化建筑物自然通風(fēng)的技術(shù)，利用太陽輻射為空氣流動提供浮升力，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，將室外的新鮮空氣引入室內(nèi)，增大室內(nèi)的通風(fēng)量，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，是一種節(jié)能環(huán)保的通風(fēng)技術(shù)。 本論文以豎直式太陽能煙囪為例，基于青島地區(qū)的氣候條件，運用理論分析和CFD數(shù)值模擬方法研究了太陽能煙囪強化自然通風(fēng)技術(shù)應(yīng)用在教室中的可行性。理論分析了教室太陽能煙囪的質(zhì)量守恒和能量守恒方程，使用k-ε湍流模型和增強壁面函數(shù)法，對穩(wěn)態(tài)條件下太陽能煙囪應(yīng)用于教室的通風(fēng)性能進行模擬。重點討論不同的太陽輻射得熱量、煙囪高度和直徑對教室通風(fēng)量、溫度場和速度場的影響效果。研究結(jié)果表明，教室通風(fēng)量隨太陽輻射得熱量、煙囪高度和直徑的增大而增大，與未加設(shè)煙囪的教室比較，加設(shè)煙囪對溫度場和速度場均起到改善作用，教室內(nèi)溫度有所降低，風(fēng)速增大。 為合理確定經(jīng)濟適合的煙囪結(jié)構(gòu)，通過PMV‐PPD指標(biāo)、溫度和速度不均勻系數(shù)kt、kv等舒適性指標(biāo)，對各模擬工況進行了評價。最終確定所模擬的教室適合的太陽能煙囪結(jié)構(gòu)尺寸可以選定為高度為1.0m，直徑為1.5m。 【關(guān)鍵詞】：自然通風(fēng) 太陽能煙囪 CFD數(shù)值模擬 通風(fēng)量 溫度場 速度場 熱環(huán)境評價
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU834
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.1.1 研究背景10
• 1.1.2 研究意義10-11
• 1.2 研究應(yīng)用現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 實驗方法13-14
• 1.2.2 數(shù)值模擬14-15
• 1.2.3 應(yīng)用實例介紹15-17
• 1.2.4 目前研究中存在的問題17-18
• 1.3 課題研究內(nèi)容18-19
• 第2章 太陽能煙囪自然通風(fēng)原理19-26
• 2.1 自然通風(fēng)原理19-23
• 2.1.1 熱壓自然通風(fēng)20-22
• 2.1.2 風(fēng)壓自然通風(fēng)22-23
• 2.2 太陽能煙囪自然通風(fēng)原理分析23-25
• 2.2.1 通風(fēng)量方程23-24
• 2.2.2 溫度方程24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 數(shù)值模擬26-38
• 3.1 模型建立26-30
• 3.1.1 物理模型26-27
• 3.1.2 數(shù)學(xué)模型27-30
• 3.2 壁面處理方法30-32
• 3.2.1 壁面函數(shù)法的原理30-32
• 3.2.2 壁面函數(shù)分類32
• 3.3 余量收斂的判據(jù)32-33
• 3.4 數(shù)值模擬說明33-37
• 3.4.1 模型網(wǎng)格劃分33-34
• 3.4.2 模擬計算說明34-36
• 3.4.3 工況設(shè)定36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 數(shù)值模擬結(jié)果分析38-65
• 4.1 模型驗證38-39
• 4.2 通風(fēng)量的影響因素39-46
• 4.2.1 太陽輻射得熱量對通風(fēng)量的影響40-42
• 4.2.2 煙囪結(jié)構(gòu)對通風(fēng)量的影響42-46
• 4.3 溫度場分析46-55
• 4.3.1 室內(nèi)溫度場對比分析46-51
• 4.3.2 溫度梯度51-52
• 4.3.3 工作區(qū)平均溫度52-53
• 4.3.4 煙囪內(nèi)溫度場53-55
• 4.4 速度場分析55-64
• 4.4.1 室內(nèi)速度場對比分析55-60
• 4.4.2 工作區(qū)平均風(fēng)速60-61
• 4.4.3 煙囪內(nèi)速度場61-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第5章 熱環(huán)境改善效果評價65-71
• 5.1 PMV‐PPD 指標(biāo)65-68
• 5.2 不均勻系數(shù)分析68-70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論與展望71-72
• 主要結(jié)論71
• 課題展望71-72
• 參考文獻72-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75-76
• 致謝76

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