熱壓作用下高大工業(yè)廠房地道自然通風(fēng)的實(shí)測分析及數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年以來，建筑通風(fēng)能耗問題已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程中亟待解決的戰(zhàn)略問題。其中，工業(yè)類型建筑的能源消耗量在經(jīng)濟(jì)社會(huì)總能源消耗中所占的比例很大，尤其是高熱源大空間工業(yè)廠房在生產(chǎn)作業(yè)過程所產(chǎn)生的能源消耗更是占到70％左右。隨著人們對室內(nèi)熱舒適性要求及綠色節(jié)能減排可持續(xù)意識(shí)的重視，以熱壓為驅(qū)動(dòng)力的地道自然通風(fēng)方式已被廣泛用于高大工業(yè)廠房之中。熱壓作用下的地道自然通風(fēng)作為一種被動(dòng)式通風(fēng)降溫手段，它不僅可以改善大廠房工作區(qū)內(nèi)部的空氣熱舒適品

2、質(zhì)要求，還可以顯著降低工業(yè)廠區(qū)內(nèi)的通風(fēng)能耗求。在本文課題研究過程中，筆者通過對武漢地區(qū)某典型高大工業(yè)廠房熱壓自然通風(fēng)的現(xiàn)場測試后發(fā)現(xiàn)，廠房工作區(qū)熱環(huán)境溫度偏高和地道通風(fēng)的氣流組織效果不佳等問題普遍存在。比如，在工作區(qū)靠近熱源生產(chǎn)段位的空氣溫度高達(dá)55℃，熱壓自然通風(fēng)量明顯不足，這些突出存在的問題對工藝生產(chǎn)效率和作業(yè)工人的身心健康造成嚴(yán)重影響。同時(shí)，經(jīng)過實(shí)地勘察測試可知，長期以來此類高大工業(yè)廠房建筑類型的通風(fēng)能耗量相當(dāng)大。
　　為了

3、解決此類高大工業(yè)廠房工作區(qū)惡劣的熱環(huán)境和熱壓自然通風(fēng)效果不佳的問題，本文采用了現(xiàn)場測試和數(shù)值模擬相結(jié)合的技術(shù)研究手段，以武漢地區(qū)某典型高大工業(yè)廠房為研究對象，確定了適用于熱壓作用下高大工業(yè)廠房地道自然通風(fēng)的CFD數(shù)值預(yù)測模型，并對湍流模型的獨(dú)立性、物理預(yù)測模型網(wǎng)格劃分的無關(guān)性與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)有效性及誤差因素進(jìn)行了嚴(yán)格而全面的對比驗(yàn)證分析。進(jìn)而，應(yīng)用該物理預(yù)測模型研究了武漢某典型工業(yè)廠房的進(jìn)-排風(fēng)口面積比、室外環(huán)境溫度值及廠房工作區(qū)域內(nèi)兩個(gè)

4、熱源間距分散度等影響因素對此類高大工業(yè)廠房熱壓自然通風(fēng)的影響機(jī)理和特性規(guī)律，并以改善該廠房內(nèi)工作區(qū)熱環(huán)境舒適環(huán)境問題為宗旨，獲得各個(gè)不同模擬工況條件下廠區(qū)內(nèi)工作區(qū)熱環(huán)境及通風(fēng)氣流等相關(guān)數(shù)值模擬數(shù)據(jù)。同時(shí)，考慮到該工業(yè)廠房地道自然通風(fēng)的特征，筆者進(jìn)一步研究了地道通風(fēng)系統(tǒng)中地道長度和豎井高度這兩個(gè)重要因素對地道自然通風(fēng)系統(tǒng)的影響規(guī)律，以控制降低此類工業(yè)廠房熱壓自然通風(fēng)能耗量為目標(biāo)，提出地道通風(fēng)這一典型通風(fēng)形式應(yīng)用于工業(yè)建筑的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

5、。
　　研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)排風(fēng)口面積比達(dá)到0.900時(shí)，廠房工作區(qū)平均溫度值已降至305 K以下，廠房通風(fēng)量也將趨于定值；隨著熱源間距的增大，廠房通風(fēng)量逐步減小，工作區(qū)空氣平均溫度逐步增大；地道長度由60 m增加到200 m時(shí)，地道通風(fēng)量逐步增大到最大值18.7 kg·s-1，通風(fēng)地道出口處空氣溫度值及工作區(qū)空氣平均溫度值都將線性減??；豎井高度增加到4.5 m時(shí)，通風(fēng)地道出口處空氣溫度值將不再變化，地道通風(fēng)量減小，工作區(qū)平均溫度略有增