冷凝热释放对环境及自然通风的影响研究

摘要

本文首先分析了当前的能源状况和建筑冷热源的耗能情况，指出空调设备的能耗在整个建筑能耗中占有很大的比重，并且随着现代化生活的需求空调的使用量正在急剧增加。大量的空调设备从室内抽取热量并将冷凝热直接或间接的排到室外大气中使周围环境的空气温度上升，引起热和空气的流动，从而改变了整个建筑周围的热环境，对室外环境造成了严重的热污染，也是城市“热岛效应”的主要成因之一。环境温度升高不仅导致了建筑冷负荷的增加，也降低了空调机组的运行效率，严重时会使机组运行中断，造成巨大的能源浪费。 分体式空调以其简单灵活、易于安装的特点被广泛的用于住宅建筑中。分体式空调由室内机和室外机两部分组成。本文以分体式空调的室外机为对象，采用CFD方法，使用Fluent软件对室外机散热情况进行模拟，并对CFD基础理论及常用的CFD商用软件做了介绍。 为研究室外机周围的速度场、温度场，分析室外机释放的冷凝热对建筑周围热环境的影响，用Fluent软件模拟了不同的环境风速条件下，不同热释放率的室外机组周围的温度分布和空气流动情况。由模拟结果可以看出由于热浮力的作用，热气流有明显的上升趋势，并逐渐向外墙面贴附，且影响范围很大。热空气的上升运动不仅与室外机的热释放率有关，而且与室外环境的风速也有关系。本文首次采用热污染边界层的概念来定义室外机冷凝热释放的影响范围，并对室外机的安装布置提出合理化建议，室外机应尽量安放在空旷位置，保证室外机附近气流通畅，加大室外机之间的安装距离，避免相互影响造成的机组运行效率降低。 室外机散热改变了建筑周围的热环境，也必然会对自然通风产生一定的影响。本文模拟分析了室外机置于建筑迎风面、背风面和无室外机散热影响情况下某大开口单体建筑的自然通风情况，分析通风过程中的速度、温度以及压力分布情况，研究冷凝热释放对自然通风的影响。