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自然通风房间热过程耦合模拟

【摘要】: 在夏热冬冷地区,冬季一般没有集中供暖,室内空气湿度较大,气温较低,热环境极差;而夏季又十分炎热,多数建筑都会使用空调,能耗较大。而自然通风是当今建筑普遍采用的一项改善建筑热环境、减少空调能耗的技术,采用自然通风可以取代或者部分取代空调。 自然通风状态下,建筑物内的换热受室外气温和太阳辐射的影响,是一个三维非稳态复杂边界的耦合传热问题,传统的谐波反应法无法对自然通风房屋的传热过程进行精确计算。所以本文用数值模拟的方法对不同风速、保温层位置、保温层厚度、房屋层高下的自然通风房间进行了非稳态模拟计算。并将计算结果与谐波反应法计算所得结果相对比,为民用建筑热工规范的修编提供新的思路。研究结果概况如下: (1)数值模拟结果与谐波反应法计算结果在计算墙壁延迟时间和热流密度时存在较大差异,数值模拟计算得出的延迟时间要长于谐波反应法计算结果。 (2)风速越大,室内外换热越剧烈,室内温度越接近室外温度;随着风速的增大,室内壁温的均值和峰值都会增大,而谷值则会减小,且延迟时间缩短。虽然通风量增大会使室内气温和壁温均值峰值增大,但是室内的气温和壁温可以更早的到达峰值并开始下降,因此在晚上的时候,通风量大的房间会更加凉爽。 (3)对室外风速较低的夏热冬冷地区自然通风房间,无需采用太厚的保温层,从施工方便的角度来讲,0.02m即可。 (4)采用内保温会使墙体延迟时间大大缩短,而采用外保温可使墙体内表面温度振荡波幅大大减小。因此,内保温适用于间歇空调房间,而外保温适用于自然通风房间和全天候空调房间。而且从降低室内壁温的角度,外保温隔热性能要优于内保温。 (5)在风速很小的情况下,提高房间的层高反而会使室内气温有所升高。

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