空调房间污染物浓度间的动态关系对空气品质的影响

摘要

室内环境对人体健康有着重要的影响，暖通空调系统的主要目的就是为室内人员创建一个健康、舒适的环境。1970年代的能源危机使得人们不断减少入室新风量以节约能源，但是这种方法导致室内空气品质不断恶化。 建筑物内的主要污染物以气体和颗粒物的形式存在，通风对于室内气态污染物的稀释和排除具有十分重要的作用。为了使得气态污染物(例如CO2和TVOCs)浓度下降，应当增加新风量。但大多数通风和空调系统的设计没有考虑通风气流中的颗粒物沉积，而许多流行病学的研究都表明空气污染性健康问题与可吸入颗粒物(PM10)有关。对于办公室以及其它类似的工作环境、医院和学校等，主要的颗粒污染源是室外空气。这些场所通常都由空调系统进行机械通风，提供通风换气和过滤。为了降低室外污染物的影响，应当减少新风量。这就与气态污染物的浓度变化趋势产生了矛盾。 为了详细研究办公室内的空气品质的动态变化规律，本文采用CFD技术对该空间内由于人员呼吸引起的CO2扩散进行了数值模拟，在讨论中考虑了两种不同的通风系统以及三种不同的新风量，并采用κ-ε湍流模型进行模拟。根据对模拟结果的分析，确定了在不同气流组织形式下，为排除和净化气态污染物、以满足卫生标准所需的最小新风量。 对于室内粒子污染，本文根据所得的背景颗粒物测量资料，在同样情况下模拟了两个代表城市的室内颗粒物浓度分布与变化特点。通过详细的讨论与比较，指出了南、北方城市在不同室内外污染物浓度水平下，对于同时净化气、固态污染物所应采用的净化方案。并通过与与国家标准相比较，为通风和空调系统送风过滤器效率的选取提供了必要的设计理论依据。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1 室内空气品质及其影响

1.2气流组织形式对空气品质的影响

1.3污染物输送的数值模拟对改善室内空气品质的意义

1.4 课题研究内容

第二章模型的建立与实验验证

2.1 流体动力学控制方程

2.2 CFD的求解过程

2.3控制方程的离散

2.3.1有限容积法的基本思想

2.3.2有限容积法所使用的网格

2.3.3常用的离散格式

2.3.4流场数值计算

2.4湍流的数值模拟

2.4.1三维湍流数值模拟方法的分类

2.4.2在近壁区使用k-ε模型的问题及对策

2.5模拟方法的实验验证

2.5.1 室外CO2浓度的测定

2.5.2 实验过程

2.5.3数值模拟过程

2.5.4实验及模拟结果比较

2.6本章小结

第三章不同气流组织形式下室内CO2浓度的模拟

3.1 各种气流组织形式的参数确定

3.1.1上送上回气流组织形式设计

3.1.2侧送风气流组织形式设计

3.2 模拟参数的选择

3.3 模拟结果

3.3.1 Z=1.65m平面速度矢量及CO2浓度分布

3.3.2 Z=0.8m平面CO2浓度分布

3.3.3 Y=1.1m平面CO2浓度分布

3.3.4两种气流组织形式，在不同新风量下,CO2浓度随高度变化图线

3.3.5两种气流组织形式，在不同新风量下，CO2浓度随进深变化图线

3.3.6两种气流组织形式，在不同新风量下，CO2浓度随宽度变化图线

3.4各种新风量情况下模拟结果讨论

3.5 最小新风量条件下室内CO2浓度分布

3.5.1上送上回气流组织形式

3.5.2侧送风气流组织形式

3.6本章小结

第四章室内颗粒物浓度的模拟

4.1两个典型城市室外颗粒物浓度的测量

4.2无过滤器情况下室内颗粒物浓度模拟

4.2.1太原无过滤器情况下室内颗粒物浓度模拟

4.2.2成都无过滤器情况下室内颗粒物浓度模拟

4.3使用过滤器情况下室内颗粒物浓度模拟

4.3.1太原加过滤器情况下室内颗粒物浓度分布

4.3.2成都加过滤器情况下室内颗粒物浓度分布

4.4本章小结

第五章 结论

5.1 不同气流组织形式比较

5.1.1两种气流组织形式对CO2浓度分布的影响

5.1.2两种气流组织形式对颗粒物浓度分布的影响

5.2气态污染物与颗粒污染物浓度间的动态关系

5.3不同城市新风量和送风过滤器效率的选取

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文