寒冷地區(qū)民用住宅冬季自然通風(fēng)數(shù)值研究.pdf

1、寒冷地區(qū)冬季氣溫低，晝夜溫度波動大，人們通常利用長時間關(guān)閉窗戶來維持室內(nèi)溫度的恒定。但是人體、地板、墻壁、家具等擴散的污染物長時間聚集，使得室內(nèi)空氣質(zhì)量嚴(yán)重惡化。如何滿足居住者對室內(nèi)采暖溫度的需求和保證符合室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的室內(nèi)空氣品質(zhì)因此成為暖通界研究的熱點問題。本文就此問題展開工作，以蘭州地區(qū)某民用住宅為例，旨在探尋寒冷地區(qū)冬季自然通風(fēng)的合理方式。所做主要工作如下：
　　(1)構(gòu)建了符合節(jié)能65％的寒冷地區(qū)民用住宅物理模型

2、。統(tǒng)計得到蘭州在冬季日平均溫度≤+5℃時的設(shè)計計算用供暖時段的室外溫度、各朝向太陽輻射強度、各朝向太陽輻射強度的日逐時平均值。綜合室外空氣溫度波動和太陽輻射的雙重效應(yīng)，利用非穩(wěn)定傳熱方法計算得到了住宅圍護結(jié)構(gòu)的壁面溫度、熱流密度以及室內(nèi)得熱量。
　　(2)在房間密閉的情況下，以層流模型作為污染物擴散的數(shù)學(xué)模型，模擬了污染物甲苯（C7H8）從地板釋放1h、6h、12h和15h后的濃度擴散過程，監(jiān)測了人員呼吸區(qū)高度水平面（Z=1.1m

3、）和與之垂直的橫截面（Y=3m）上污染物的動態(tài)變化，由此預(yù)測了C7H8在室內(nèi)的擴散趨勢。
　　(3)采用Realizable k-ε湍流模型對住宅室內(nèi)自然通風(fēng)時的速度場、溫度場和污染物濃度場（本文以C7H8為代表性污染物）進行了數(shù)值分析，獲得了不同風(fēng)速和不同進、排風(fēng)口面積組合而成的12種自然通風(fēng)工況下的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)分布特征。對室內(nèi)溫度、C7H8濃度、PMV和通風(fēng)效率進行了對比分析，結(jié)果表明：進風(fēng)速度較大（1.2m/s）時，室內(nèi)平均

4、溫度降低到采暖溫度下限值所需時間比C7H8濃度低于室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求所需時間短；進風(fēng)速度較?。?.4m/s）時，如果進風(fēng)窗口面積過?。▽挕粮?0.1m×1.5m）會使C7H8濃度下降緩慢，由此會延長室內(nèi)人員暴露在受污染空氣中的時間，這不利于人體健康。合理選取進風(fēng)口面積并將進風(fēng)口分散布置可以保證室內(nèi)熱舒適度和溫度的均勻性。此外，進、排風(fēng)口面積比對室內(nèi)溫度影響較大，進風(fēng)口大于排風(fēng)口的設(shè)計有利于維持室內(nèi)溫度。
　　(4)從12種自然通

5、風(fēng)工況中篩選出了較為合理的3種工況（工況10、11和12）。對這三個工況的室內(nèi)速度場、溫度場和C7H8濃度場對比分析表明：3種工況下室內(nèi)C7H8濃度均低于室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18883-2002）的限值，但工況12室內(nèi)熱舒適度最高、溫度分布均勻性最好，達到了既不降低室內(nèi)的熱舒適性又較快稀釋了室內(nèi)污染物的雙重效果，是所有工況中最理想的。工況12的分析結(jié)果表明，2＃房間中C7H8濃度最高，3＃房間次之，4＃房間最低；而4＃房間溫度最高