室内外环境因素影响下的办公建筑自然通风的节能潜力

【摘要】： 面对严峻的能源消耗与经济、环境和社会发展之间的矛盾日益突出,节能成为当今社会的主题。其中,在建筑能耗中占比重较大的空调能耗引起了我们的重视,自然通风以其被动式降温不但解决了传统空调系统为了得到所需求的室内环境而需消耗的大量能源,还以其清新的自然风改善了室内空气品质并给人们身心带来了健康,减少了许多在空调系统下对人体潜在的空调疾病的发生。 随着人体热舒适理论的发展,人们发现了在夏季自然通风环境下人体所能耐受的温度比空调环境的高,即人体可接受的温度范围得到扩宽。故可以在满足人体舒适的情况下通过自然通风尽可能的减少空调的使用时间,从而达到建筑的节能的目的。 本论文通过对西安市的气候特点进行分析得出西安市具有一定的自然通风潜力的结论;同时根据国内外公认的在自然通风建筑中的热舒适性模型计算得到西安市在夏季人体耐受温度的最大值。考虑到室内热源的存在等室内外的影响因素,借用CFD技术对不同通风方式及不同室外温度进行了模拟计算,以微小风速条件下西安市某办公建筑标准房间为例,计算分析不同室外温度时的室内活动区域的平均温度,得到室内外温度差的变化规律,进而找到了夏季利用自然通风不能使人们的舒适得到满足而必须开启空调的室外温度,从而确定所需空调的时间。同时分析了不同室外风速下,对应不同室外温度的室内的通风效果。最后,通过建筑能耗分析软件DeST对该建筑计算分析了充分利用自然通风后全年空调期内所产生的节能效益。 【关键词】：建筑节能 自然通风 耐受温度 数值模拟
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TU834.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究的背景和意义10-12
• 1.2 自然通风的基本原理12-14
• 1.2.1 风压通风作用12-13
• 1.2.2 热压通风作用13-14
• 1.2.3 风压与热压共同作用14
• 1.3 自然通风的主要研究方法和现状14-17
• 1.3.1 主要研究的方法14-16
• 1.3.2 国内外研究的现状16-17
• 1.4 本论文研究的方法和内容17-18
• 1.5 本论文研究工具18-19
• 1.6 小结19-20
• 第二章 西安市地区利用自然通风的潜力20-24
• 2.1 西安市地理、气候条件概况20
• 2.2 DeST动态模拟的室外气象计算参数20-22
• 2.3 西安市夏季空调季自然通风潜力分析22-23
• 2.4 小结23-24
• 第三章 西安市地区自然通风的热舒适评价24-29
• 3.1 自然通风建筑室内热舒适标准24-26
• 3.1.1 舒适度的简介24
• 3.1.2 舒适度的发展24-26
• 3.1.3 热舒适在我国的研究26
• 3.2 西安市自然通风热舒适中性温度及热舒适区26-28
• 3.2.1 自然通风的中性温度26-27
• 3.2.2 基于适应性模型的西安市自然通风热舒适区27-28
• 3.3 小结28-29
• 第四章 物理模型和物理问题的建立29-34
• 4.1 物理模型的建立和简化29-32
• 4.1.1 几何模型的建立29
• 4.1.2 办公建筑的物性参数29-30
• 4.1.3 室内得热量的计算30-32
• 4.2 计算区域的确定及网格的划分32
• 4.3 边界条件的设定32-33
• 4.3.1 得热边界的设定32-33
• 4.3.2 其他边界的设定33
• 4.4 不同自然通风工况33
• 4.5 小结33-34
• 第五章 数值计算方法及计算结果分析34-56
• 5.1 CFD软件Fluent简介34
• 5.2 湍流模型的选择34-41
• 5.2.1 湍流数值模拟方法介绍和选择34-36
• 5.2.2 涡粘模型的基本原理及湍流模型的选择36-38
• 5.2.3 k-ε两方程模型38-40
• 5.2.4 RNG两方程模型40-41
• 5.3 壁面函数的选择41-44
• 5.3.1 近壁区流动的特点41-42
• 5.3.2 近壁处理方法介绍及其选择42-44
• 5.4 自然通风工况模拟基本步骤及设置44-46
• 5.5 计算结果及分析46-55
• 5.5.1 人体活动区域的定义46
• 5.5.2 室外风速为0.03m/s时双侧自然通风的计算结果及分析46-48
• 5.5.3 室外风速为0.03m/s时单侧自然通风的计算结果及分析48-51
• 5.5.4 自然通风室内活动区域中耐受温度为最大值时的空调供冷时间51-52
• 5.5.5 其他风速下的自然通风计算和分析52-55
• 5.6 小结55-56
• 第六章 DeST的能耗分析56-65
• 6.1 DeST软件介绍56-59
• 6.1.1 DeST的特点56-57
• 6.1.2 DeST的软件结构体系及数据组织57-59
• 6.2 DeST模拟计算的基本理论59-60
• 6.3 DeST的版本60
• 6.4 该综合办公建筑建筑能耗分析60-61
• 6.4.1 围护结构型式60-61
• 6.4.2 室内计算参数设置61
• 6.5 在不同空调方案下办公建筑的能耗分析61-64
• 6.5.1 办公建筑全空调能耗模拟结果61-62
• 6.5.2 充分利用自然通风形成间歇性空调运行办公建筑能耗模拟结果62-64
• 6.6 小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-70
• 攻读学位期间取得的研究成果70-71
• 致谢71

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