重慶地區(qū)居住建筑采暖空調期自然通風器效果研究.pdf

1、近年來居住環(huán)境中室內空氣品質惡化事件不斷發(fā)生,損害人體健康。建筑自然通風逐漸受到人們的重視。國內外學者對各種形式的自然通風已經作了大量研究。自然通風主要具有降溫排熱和通風換氣兩個作用,分別借以改善室內熱舒適和室內空氣品質狀況,是一種節(jié)能環(huán)保的通風方式。利用自然通風原理制成的自然通風器可實現(xiàn)室內通風換氣,改善空氣品質。這類自然通風產品在住宅建筑中開始應用起來。但由于自然通風器的主要驅動力為熱壓和風壓,作用力大小受到室外氣象條件的限制,同時

2、學術界又缺少自然通風器的實際使用效果的研究資料。故人們逐漸開始質疑這類產品在實際使用中對室內空氣品質的改善效果。這也使得自然通風器得不到有效地推廣。
　　本文利用計算流體力學軟件 Fluent建立自然通風模型,進行數(shù)值模擬計算。在計算過程中選取不同室內外溫差、室外風速等邊界條件,模擬得到了室內濃度場分布和濃度隨時間的變化過程,以此來評判自然通風器的通風換氣效果。此后在重慶地區(qū)某住宅標準戶型內建立了自然通風實驗系統(tǒng)。實驗設置了室內外

3、6℃,8℃和10℃三種溫差下通風器關閉,通風器開啟、窗簾開啟以及通風器開啟、窗簾關閉的9種工況,測試了室內二氧化碳濃度變化情況。一方面測試結果與模擬結果進行對比分析,用以驗證模型;另一方面以二氧化碳濃度為指標進一步分析了通風器對室內空氣品質的改善效果。根據(jù)室內濃度變化,利用微環(huán)境質量平衡公式計算并分析了不同工況下室內的通風換氣量,檢驗其是否能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。文章最后部分還對極大影響自然通風器性能的室外風壓因素進行了重點研究。本論文主要

4、研究成果如下:
　　1)建立風壓、熱壓自然通風模型,利用Fluent軟件對不同工況下自然通風器的換氣情況進行模擬分析,并得到室內二氧化碳濃度場,室內濃度變化隨時間變化等等模擬結果。模擬研究證明在熱壓作用和風壓作用下,自然通風器均能有效地排除室內二氧化碳,改善空氣品質。隨著熱壓力(溫差)和風壓力(風速)提高,通風效果越來越好,并且風壓的影響要大于熱壓。
　　2)根據(jù)實測房間內二氧化碳濃度變化,繪制出不同熱壓、風壓影響下,二氧化

5、碳與時間的關系曲線,計算室內的通風量。從規(guī)范規(guī)定的室內二氧化碳濃度標準值與通風換氣量兩個指標來共同判斷通風器的工作性能。研究結果表明在冬季采暖季節(jié),8℃和10℃兩種溫差純熱壓作用下,通風器開啟、窗簾開啟或關閉狀態(tài)時,室內二氧化碳濃度能得到有效的控制,房間通風量滿足換氣要求。自然通風器在改善室內空氣品質方面具有一定的實際效果。同時這種效果會隨著室外風壓的加強能得到更好的改善。在夏季空調季節(jié)室外無風工況下,10℃溫差條件時室內二氧化碳濃度和

6、房間通風量基本滿足要求。
　　3)實驗過程中,通過開關窗簾的對比分析測試發(fā)現(xiàn)窗簾的阻礙對通風器的換氣效果影響并不顯著。室內外6℃溫差時,主臥室關閉窗簾后室內CO2濃度僅上升了80ppm,通風器通風量下降了3.8m3/h。從另一個方面來說窗簾在夜間休息時才會關上,這時人們都處于睡眠休息狀態(tài),新陳代謝作用下降,二氧化碳釋放量更低。因此拓展了自然通風器在夜間的應用范圍。
　　4)從實驗結果出發(fā),研究了室外風壓作用(類型、風速和風向