有冷风侵入条件下建筑尺寸对碰撞射流通风和混合通风供暖效果的研究

作     者：袁泽安 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：亢燕铭

授予年度：2019年

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：碰撞射流通风 混合通风 冷风侵入 高大空间建筑 建筑尺寸 能量利用率 

摘      要：近年来,伴随我国经济的飞速发展,人民的生活水平也不断提高,人们对室内空气品质的要求也越来越高。而送风方式对室内空气品质起着决定性作用。合理的送风方式不仅可以满足人体热舒适性的要求,还可以降低空调能耗,实现节能的目标。目前常用的送风方式从气流形态上分,主要有两种:混合通风(Mixing Ventilation,简称MV)和置换通风(Displacement Ventilation,简称DV)。混合通风既可以用于夏季供冷,还可以用于冬季供暖,但存在通风效率低,室内空气品质差等缺点。置换通风可同时实现节能和提供良好空气品质的目标,但由于送风速度过低,不能用于冬季采暖。于是,寻求一种新型的通风方式迫在眉睫。碰撞射流通风(Impinging Jet Ventilation,简称IJV)是一种新型的通风方式。其原理是将高动量的新鲜空气由送风口垂直向下喷出,撞击地面后动量衰减,进而沿着地板表面向四周大范围扩散。因此,从原理来看,IJV供冷时与DV相似,可以提供较好的空气质量,并能够降低建筑供冷能耗。同时,IJV的送风速度较大,使得供暖时的送风热气流能够克服浮升力的作用到达室内工作区,进而与室内空气自下而上混合。所以,IJV既克服了MV难以将热风直接送入房间下部的缺陷,又避免了DV不能用于冬季供暖的缺陷,是一种应用潜力巨大的新型通风方式。很多高大公共建筑,由于建筑入口处的外门会被频繁的开启,冬季供暖时,外界冷风侵入室内并下沉到地面附近,对室内热环境影响较大,并大幅增加了供暖能耗。碰撞射流热风供暖时,直接送至地面的热风原理上可以有效抵御室外冷风侵入。但目前,关于IJV的研究大多集中在供冷工况,而有关供暖的工况研究甚少,且仅少数学者研究了冷风侵入对IJV供暖房间的影响,并且更多地考虑冷风侵入对室内热环境影响的平均效果,几乎无人涉及其动态变化特征。因此,本文主要通过数值模拟的方法,在有冷风侵入的情况下,研究建筑尺寸对IJV和MV采暖通风房间室内温度场和流场的动态影响。另外,本文还对比IJV和MV在有冷风侵入情况下,侵入的冷风对室内温度场和流场的影响,并提出改善供暖效果的可能性。结果表明,冷风侵入室内后,IJV和MV供暖室内房间温度均会出现波动,但相比MV,IJV可以有效地抵御冷风侵入的影响,室内垂直温差小,供暖能量利用率高。通过对比在不同建筑尺寸下IJV和MV供暖的供暖效果表明,相比MV,IJV更加适用于高大空间建筑。另外,通过提高MV的送风速度可以改善室内供暖效果。