论文题目：办公建筑贴附通风冬季供热工况性能优化研究
摘要：办公建筑中的热环境与空气品质对室内人员的工作效率甚至身心健康都有着直接的影响,通风气流组织系统可以同时兼顾人员对于两者的需求。传统的通风气流组织形式在供热模式下表现不佳,在热浮升力的作用下往往会发生气流短路现象,特别是高大空间,如深地空间,冬季送风热气流难以到达下部工作区,造成较大的能源浪费。贴附通风在下部工作区形成高速流动的空气湖,解决了传统气流组织冬季供热时存在的气流短路问题。对于具有大纵深的空间而言,存在贴附通风热空气湖向上偏转的风险。本文对贴附通风供热模式下的气流组织特性及其营造的室内热环境进行优化研究,探索了采用接力风机延长大纵深空间冬季送风热射流射程的可能性。本文以一个大纵深的办公室（长×宽×高分别为7.0 m×5.0 m×2.7 m）为基础模型进行分析。研究接力风机的应用以及排风口高度的变化对冬季贴附通风送风性能的影响。以头足温差、PMV-PPD、吹风感DR、温度效率、通风效率和ADI等指标直观地显示工作区内热环境与空气品质的变化。研究表明,供热工况下贴附通风气流组织营造的室内热环境能够满足大部分人员的热舒适要求,且具有较高的温度效率（0.83～1.20）与通风效率（0.99～1.09）。接力风机能够有效延长贴附通风的热空气湖延伸距离,改善室内的头足温差以及PMV,温度效率最大可增加9.7%,通风效率最大可增加13.5%。供热模式下的贴附通风的通风性能于排风口高度显著相关,排风口的高度越低,工作区内的热环境越好,温度效率最多可增加32.5%。排风口高度为0.5H时,通风效率可达1.08。应用接力风机以及低位排风口均有助于提高供热工况下贴附气流的通风性能,低位排风口的作用比接力风机更显著。此外还对贴附通风送风参数以及接力风机的几何参数进行了优化研究。结果表明,降低供热工况下贴附通风的送风温度有助于提升室内热舒适性、降低高度方向上的温度分层,提高能源效率,适用于考虑热舒适为主的空间;增加贴附通风送风温度有助于提高工作区内通风效率,加速排除室内污染物,适用于医院等考虑控制室内污染为主的空间。改变接力风机出口长宽比以及接力风机出口风速对工位周围人员的热舒适影响效果并不明显。最后对贴附通风、混合通风和层式通风在冬季室内的采暖通风效果进行了对比分析。贴附通风利用送风对下部工作区进行加热,在室内营造了“下高上低”的温度分布,显著提升了冬季空调室内温度分布的均匀性;室内各个位置的头足温差均小于3℃,室内人员都处于热中性状态。混合通风和层式通风明显存在气流短路现象,竖直方向上产生较大的温差,引起能量浪费和室内人员热舒适的恶化。贴附通风在工作区内的通风效率可达1.10,具有良好的稀释污染物的能力;混合通风和层式通风的通风效率随着高度的增高而降低,工作区内的通风性能均较差。
关键词：气流组织;贴附通风;接力风机;排风口高度;室内热环境;数值模拟;靶向值
学科专业：建筑与土木工程
摘要
abstract
主要符号表
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 暖风供热研究现状
1.2.2 贴附射流研究现状
1.2.3 接力风机通风
1.3 主要研究内容
2 供热模式下贴附射流理论分析
2.1 射流理论基础
2.1.1 平面自由射流
2.1.2 平面贴壁射流
2.1.3 冲击射流
2.2 康达效应及扩展康达效应
2.3 浮升力对送风气流的影响
2.4 本章小结
3 供热模式贴附通风研究方法
3.1 计算流体动力学概述
3.2 数值模拟方法及控制方程
3.2.1 湍流模型的确定
3.2.2 控制方程
3.3 数值模拟
3.3.1 物理模型
3.3.2 网格划分
3.3.3 网格独立性验证
3.3.4 求解参数设置
3.4 评价指标
3.4.1 热舒适指标
3.4.2 室内空气品质指标
3.4.3 通风性能指标
3.5 本章小结
4 供热模式下贴附通风性能研究
4.1 送风工况
4.2 排风口高度的影响
4.2.1 流场分布
4.2.2 热环境评估
4.3 接力风机的影响
4.3.1 接力风机对室内流场的影响
4.3.2 接力风机对室内热舒适的影响
4.4 通风效果评估
4.5 节能效果评估
4.6 本章小结
5 贴附通风结合接力风机性能优化研究
5.1 送风参数的影响
5.1.1 模拟工况设置
5.1.2 送风温度的影响
5.1.3 送风速度的影响
5.2 接力风机的影响
5.2.1 模拟工况设置
5.2.2 接力风机出口尺寸优化
5.2.3 接力风机出口风速优化
5.3 接力风机应用前景分析
5.4 本章小结
6 气流组织对比研究
6.1 对比工况设置
6.2 气流组织性能对比
6.2.1 风速场及温度场对比
6.2.2 热舒适及通风效果对比
6.3 本章小结
7 结论
参考文献
致谢