办公建筑夜间通风机制对室内热环境及空调能耗的影响

摘要

建筑是全球能源和资源消耗的大户。在每年我国能源消耗结构中,建筑能耗已逐渐成为人们关注的焦点。建筑最大能耗点在于建筑采暖和空调的能耗。随着中国城镇化进程加快以及人民生活水平的提高,对建筑室内舒适度要求也越来越高,越来越多的办公建筑配备空调系统,由此产生的能源消耗量也在不断增加。影响空调系统能耗的因素除了设备性能、系统形式外还应考虑合理的运行方式,而夜间通风是一种对建筑物进行冷却降低能耗的手段,从节能角度考虑空调和夜间通风相结合的运行方案是本文研究的重点。
　　本文以西安市某办公建筑内一房间作为研究对象,对以下几个问题进行研究。第一,针对西安市气候对热舒适的影响,根据适应性热舒适模型确定自然通风下人体舒适温度,找出西安市夏季6月到8月自然通风时人体所能承受的最高舒适温度,作为必须关窗空调的依据。通过丹麦科技大学Fanger教授所提出的Fanger热舒适方程,求得不同活动水平、不同着装和不同气候条件下的PMV值,并计算对热舒适环境不满意的百分数PPD指标,通过对PMV-PPD指标进行计算分析,来计算出空调房间内令大多数人满意的热舒适温度范围。第二,房间选用散流器送风,计算满足冷负荷要求下,散流器送风时气流分布情况及射流搭接是否符合要求。运用CFD计算方法,以24小时为一个周期,采用不同夜间通风机制,对室内热环境进行动态模拟,研究在空调房间在夜晚不使用时开窗通风对白天空调负荷的减小。
　　通过以上研究可以得出结论:利用夜间自然通风可以用来冷却建筑的围护结构、降低室内空气温度,当全天自然通风不能满足办公建筑室内人体热舒适时,可以采用白天空调夜间通风的方式,合理的通风方案可以推迟空调的开启时间。同时,建筑围护结构对室外空气温度波动具有衰减和延迟的作用:室内空气温度变化范围变小对使用者的热舒适度是有利的;由于办公建筑夜间不使用,可利用夜间通风预先冷却围护结构,达到节约空调能耗的目的。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 建筑蓄热研究现状

1.3 建筑通风技术研究现状

1.4 本课题主要任务

第二章 物理模型的建立及数学模型初步分析

2.1 物理模型的建立

2.2 湍流及其数值模拟方法概述

第三章 数值计算的物理条件

3.1 气象参数

3.2 室内空气温度限制

3.3 非稳态条件的确定

3.4 散流器送风计算

第四章 数值计算方法的确定

4.1 CFD及其软件FLUENT简介

4.2 网格划分

4.3选用的计算模型

4.4 物性参数的确定

4.5 操作条件

4.6 边界条件

4.7 流场迭代求解方法

4.8 运行工况设计

第五章 计算结果及分析

5.1 稳态模拟结果分析

5.2 不同夜间通风方案的室内热环境模拟

5.3 墙体蓄热对室内热环境的影响

结论与展望

附录一

附录二

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢