负荷来源对热风供暖高大空间室内温度分布的影响

摘要

随着人们对室内视觉环境要求的提高，平天窗、落地窗或低窗台窗户的使用越来越多。由于玻璃窗保温性能较差，内表面温度低，故近表面处形成的冷空气对室内温度空间分布有显著影响。特别是在高大空间中，大面积低温玻璃表面对附近空气的冷却作用将明显影响到室内气流和空气温度分布。
　　高大空间中，热空气上浮的特性导致空气温度在空间上部区域较高而底部较低。所以，高大空间中冬季采用分层热风采暖，可以将更多的热量送入人员活动区。本文在利用实验验证数值计算方法的基础上，对分别具有大面积平天窗或侧窗的大空间，利用数值模拟的方法对室内气流和温度分布进行了研究，以分析负荷来源对热风采暖高大空间室内热环境的影响。
　　研究结果表明，当负荷来源于平天窗时，屋顶附近空气速度值明显增大，被平天窗冷却的空气直接下沉，通过降低上部空间温度实现了室内温度分布均匀，气流实现了全室充分混合。因此，不同回风方式、不同层高、不同送风口高度以及室内有无热源对这类大空间室内的热环境基本没有影响；室外条件变化时，为保证空间下部区域（2m以下）仍满足热舒适性，采用定风量下部空间人员工作区热舒适性明显优于采用变风量。
　　大面积玻璃窗位于侧墙时，无论落地窗还是普通窗，其附近气流速度值也都明显增大，被玻璃窗冷表面冷却的空气沿窗户下沉并不断累加聚集，最终在地面形成冷空气层，不仅造成室内温度梯度大，而且通过浮力作用阻碍了热风进入人员活动空间。在这类高大空间中，送风口高度、不同层高以及室内有无热源对室内的热环境分布有显著影响，适当降低送风口高度、增加层高以及空间下部增设热源可以显著提高人员空间和全室的平均温度；对于负荷来源于普通窗，增加窗台高度，下部区域温度增加，但上部区域无变化。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题研究主要内容

第二章 数值模型和计算方法验证

2.1 CFD的基本思想

2.2 湍流模型

2.3 Boussinesq密度假设

2.4 通用控制方程

2.5 控制方程的离散

2.6 SIMPLE算法

2.7 研究背景的模型化与数值方法的可靠性验证

第三章 负荷来源对热风供暖高大空间室内热环境的影响

3.1 基本物理模型与边界条件

3.2 平天窗对室内热环境的影响

3.3 落地窗对室内热环境的影响

3.4 普通窗对室内热环境的影响

3.5 本章小结

第四章 负荷来源对有热源的室内热环境的影响

4.1 基本物理模型与边界条件

4.2 热源浮力对底部空间气流的输运作用

4.3 热源对室内热环境的影响效果

4.4 不同层高下热源对室内热环境的影响效果

4.5 本章小结

第五章 结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的奖励

致谢