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光伏-相变耦合系统及其建筑应用研究进展

建筑科学 2024年第4期40卷 116-127,133页

作者：蔡阳黄颖茜黄晓燕束正羽何建炜赵福云暨南大学能源电力研究中心广东519070 武汉大学动力与机械学院湖北430072

光伏-相变材料耦合(photovoltaic integrated with phase change material,PV-PCM)系统可以显著降低光伏温度同时提高太阳能光电光热综合效率,在强化建筑围护结构保温隔热、改善室内环境质量和降低建筑能耗方面具有重要意义。本文介绍了... 详细信息

光伏-相变材料耦合(photovoltaic integrated with phase change material,PV-PCM)系统可以显著降低光伏温度同时提高太阳能光电光热综合效率,在强化建筑围护结构保温隔热、改善室内环境质量和降低建筑能耗方面具有重要意义。本文介绍了PV-PCM系统技术及原理,根据系统物理结构归纳了PV-PCM系统的分类特点,并结合国内外最新研究成果概述了耦合系统仿真模型、关键参数特性与评价指标。基于系统与建筑的不同结合形式调研了系统应用现状,同时系统总结了耦合系统对建筑室内负荷、室内环境与空气质量影响的研究进展。研究发现PV-PCM系统能够实现太阳能综合利用、建筑节能和室内舒适性改善,但仍应加强对高效低成本PV-PCM系统发展及其耦合匹配分析,以实现PV-PCM系统性能提升同时拓展其与建筑有机结合。该研究将为PV-PCM系统性能强化及其建筑大规模应用提供新的思路与方法。

关键词：光伏-相变耦合系统太阳能光电光热参数特性与评价指标建筑节能室内环境

太阳能光催化与多元通风协同作用下室内污染物迁移特性分析

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环境工程 2024年第4期42卷 148-156页

作者：何建炜黄晓燕黄若楠蔡阳赵福云暨南大学能源电力研究中心广东珠海519070 福州大学能源与环境光催化国家重点实验室福州350116 武汉大学动力与机械学院武汉430072

为实现太阳能光催化通风墙系统全年空气净化同时强化室内通风,提出一种太阳能光催化与多元通风协同的模型,并分析了其冬、夏季污染物迁移特性。通过计算流体力学方法研究了太阳光照强度以及风机初始风速对系统污染物去除率与综合评价指... 详细信息

为实现太阳能光催化通风墙系统全年空气净化同时强化室内通风,提出一种太阳能光催化与多元通风协同的模型,并分析了其冬、夏季污染物迁移特性。通过计算流体力学方法研究了太阳光照强度以及风机初始风速对系统污染物去除率与综合评价指标的影响。数值模拟结果表明:所建立的多元通风污染物去除协同模型可靠且可行;随着光照强度增大,冬季模型综合评价指数逐渐升高,从0.00提升至1.00,而夏季模型整体呈负相关,从0.50降低至0.37;随着风机初始风速提高,冬季模型综合评价指数逐渐减小,降幅高达97%,而夏季模型综合评价指数呈先增大后减小再增大规律。可见,通过调整外界热流输入以及初始风速对促进室内污染物去除具有积极意义。

关键词：多元通风太阳能光催化通风墙冬季采暖夏季隔热全年空气净化

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洁净手术室多类送风模式及其通风换气特征

武汉大学学报（工学版） 2024年第5期57卷 646-653页

作者：赵福云许航史敦科杨国彪孙佳韵章伟晨武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

对不同送风形式下的某Ⅱ级单向流洁净手术室内的静态气流组织进行数值研究,主要研究了局部水平送风、垂直送风及换气次数对手术室内气流组织及相应关键评价指标的影响。利用基于RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes equations)的标准k... 详细信息

对不同送风形式下的某Ⅱ级单向流洁净手术室内的静态气流组织进行数值研究,主要研究了局部水平送风、垂直送风及换气次数对手术室内气流组织及相应关键评价指标的影响。利用基于RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes equations)的标准k-ε(湍动能-耗散率)湍流模型开展数值模拟,比较不同送风模式与换气次数对静态手术洁净室下工作区域内流动特征、风速不均匀度、速度衰减度以及空气龄的作用规律。结果表明,垂直单向流应谨慎增加换气次数,在工作面z=7/16H(H为高度)附近能取得该模型最优风速不均匀性;局部水平单向流相较局部垂直单向流能更好地抵抗由于无影灯等设备带来的气流阻隔,但其气流参数易受送风口前障碍物或医护人员位置变动所带来的扰动而急剧下降,因此在工程中应保障水平送风口的通畅性。

关键词：洁净手术室气流组织换气次数空气龄

微尺度城市冠层模型下的通风与放射性核素扩散特性

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湖南工业大学学报 2024年第5期38卷 10-17页

作者：高菡文雅冰赵福云湖南工业大学土木工程学院湖南株洲412007

采用数值模拟方法研究了城市冠层形态对放射性核素迁移扩散特性的影响,并引入速度比(VR)、空气龄(τ_(p))、滞留时间(τ_(c))和大气弥散因子(ADF)4个指标评价城市冠层行人高度处放射性核素的流动和扩散状况。数值结果表明,城市冠层形态... 详细信息

采用数值模拟方法研究了城市冠层形态对放射性核素迁移扩散特性的影响,并引入速度比(VR)、空气龄(τ_(p))、滞留时间(τ_(c))和大气弥散因子(ADF)4个指标评价城市冠层行人高度处放射性核素的流动和扩散状况。数值结果表明,城市冠层形态的改变对主街道上的空气龄影响较小,但对街道峡谷内的空气龄影响较大;在较高建筑迎风侧下洗风的现象较强,通风状况较好,而在其背风侧存在气流停滞现象,通风状况较差。放射性核素的迁移扩散主要受城市冠层形态的影响,通风良好的街道峡谷不一定有较小的滞留时间,而通风较差的街道峡谷也不一定有较大的滞留时间。受建筑群的机械扰流影响,大气弥散因子明显降低,当城市冠层为凸型和递增型时,放射性核素在下游距离450~900 m区域内扩散效果最好。

关键词：城市冠层形态放射性核素速度比空气龄滞留时间大气弥散因子

机械辅助式太阳能光催化复合通风室内污染净化分析

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西安工程大学学报 2024年

作者：蔡阳黄若楠何建炜刘子瑞赵福云暨南大学国际能源学院福州大学能源与环境光催化国家重点实验室武汉大学动力与机械学院

太阳能光催化自然通风因其具有被动式通风和室内污染物净化作用受到广泛关注,但存在通风净化效率不高等缺陷。利用机械通风加以辅助构建光催化多元通风能够有效克服被动式通风不足,同时提高室内污染物净化效率。首先构建了光催化多元通... 详细信息

太阳能光催化自然通风因其具有被动式通风和室内污染物净化作用受到广泛关注,但存在通风净化效率不高等缺陷。利用机械通风加以辅助构建光催化多元通风能够有效克服被动式通风不足,同时提高室内污染物净化效率。首先构建了光催化多元通风墙与室内环境耦合的污染物流动扩散模型。其次分析了该通风墙结构优化与室内气流分布之间的联系。最后探讨机械通风辅助相较于传统模型对室内污染物通风净化能效的影响,并对模型系统能耗进行分析,从而验证模型的实用性与室内舒适性。结果表明:机械辅助太阳能光催化自然通风模型较传统模型的室内污染物平均质量分数可降低89%且净化率最高可达29%。当模型倾角高为0.15 m时,通风性能最优且通风量可达0.349 m3/s。系统模型的热性能得到优化且最高可降低11 J,能够有效避免传统通风墙模型夏季室内过热难题。研究充分考虑建筑节能优化与室内舒适性并降低传统太阳能自然通风墙季节局限性影响,为提升太阳能通风墙性能与改善室内环境提供参考和依据。

关键词：太阳能自然通风机械通风辅助室内环境通风净化

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基于微通道液冷板的动力电池热管理性能分析

湖南工业大学学报 2024年第5期38卷 40-46页

作者：周宇轩赵福云杨明湖南工业大学土木工程学院湖南株洲412007 武汉大学动力与机械工程学院湖北武汉430072

为了保证锂离子动力电池的安全性能并延长电池的循环使用寿命,设计了一种基于微通道液冷板的电池热管理系统,对锂离子棱柱形电池进行冷却。建立了电池冷却系统的三维热模型,研究高放电倍率、冷却液温度和进口质量流量对电池放电过程中... 详细信息

为了保证锂离子动力电池的安全性能并延长电池的循环使用寿命,设计了一种基于微通道液冷板的电池热管理系统,对锂离子棱柱形电池进行冷却。建立了电池冷却系统的三维热模型,研究高放电倍率、冷却液温度和进口质量流量对电池放电过程中最高温度和最大温差的影响。结果表明:锂离子电池组在5C高倍率放电工况下,电池最高温度为301.942 K,温差为1.942 K,达到预期冷却效果;随着冷却液温度降低和进口质量流量增加,电池最高温度降低;随着进口质量流量增加,电池冷却性能改善,但趋势逐渐变小。当冷却液温度为296 K时,电池最高温度为297.662 K;当质量流量为15×10-7 kg/s时,温差为4.407 K。

关键词：锂离子电池电池热管理系统微通道冷却最高温度温差

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医院手术室动态运行下的空气环境数值模拟

湖南工业大学学报 2024年第2期38卷 41-48页

作者：文雅冰黄志荣赵福云湖南工业大学土木工程学院湖南株洲412007 武汉大学动力与机械工程学院湖北武汉430072

对某Ⅱ级医院手术洁净室动态情况下的空气环境进行了数值模拟,运用计算流体力学(CFD)方法探讨了排风方式和手术灯对手术室内气流特性与污染物分布的影响。结果表明,当室内为下部排风时,顶部送风气流的衰减程度和偏转程度相对最小,室内... 详细信息

对某Ⅱ级医院手术洁净室动态情况下的空气环境进行了数值模拟,运用计算流体力学(CFD)方法探讨了排风方式和手术灯对手术室内气流特性与污染物分布的影响。结果表明,当室内为下部排风时,顶部送风气流的衰减程度和偏转程度相对最小,室内气流速度最大。手术灯的存在会破坏室内单向送风气流路径,从而增强气流的乱流特性;无论是手术室整体空间还是局部区域,在下部排风且有手术灯(Geo6)的情况下,手术室内的通风换气效果最好;无手术灯时,排风口位置越低,室内整体污染物浓度越高,而有手术灯时,排风口位置越高,手术台上方局部污染物浓度越高。

关键词：空气环境医院手术室 CFD 排风方式手术灯

不同进气方式下植物工厂作物冠层CO_(2)与热湿环境分布模拟分析

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湖南城市学院学报（自然科学版） 2024年第2期33卷 40-47页

作者：赵福云谭志成姚奕合陈皓湖南工业大学土木工程学院湖南株洲412007

为探究在不同进气方式下植物工厂作物冠层环境的变化情况,对室内人工光型植物工厂内部温度、相对湿度(relative humidity,RH)以及CO_(2)质量分数分布进行了数值研究,并考虑了作物存在及H_(2)O蒸发、CO_(2)吸收的影响;讨论了4种不同进、... 详细信息

为探究在不同进气方式下植物工厂作物冠层环境的变化情况,对室内人工光型植物工厂内部温度、相对湿度(relative humidity,RH)以及CO_(2)质量分数分布进行了数值研究,并考虑了作物存在及H_(2)O蒸发、CO_(2)吸收的影响;讨论了4种不同进、出风口位置及5种入口流速对植物工厂作物冠层的影响,并对作物冠层温度变动系数RSD_(T)、RH变动系数RSD_(RH)及CO_(2)质量分数变动系数RSD_(C)进行了分析。结果表明,不同进出口布置与不同入口流速v对冠层温度、相对湿度RH以及CO_(2)质量分数分布有较大影响;当进出口布置为下进上出同侧(C4)时,即使在低流速下室内也有良好的温度分布;当v≥1.5 m/s时,C4方案各冠层RH值均处于50%~70%这一适宜区间,CO_(2)质量分数均值也高于其他方案;随着v增大,RSD_(T)、RSD_(RH)及RSD_(C)均降低明显,作物冠层温度、RH及CO_(2)质量分数均匀性表现良好。

关键词：植物工厂数值模拟通风

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绿蓝空间协同作用下建筑街区的热湿环境分析

亚热带资源与环境学报 2024年第2期19卷 47-53页

作者：杨明赵福云高菡周宇轩刘娣湖南工业大学土木工程学院湖南株洲412007 武汉大学动力与机械工程学院武汉430072 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

为分析绿蓝空间协同作用下环湖建筑街区的热湿环境,采用了CFD(计算流体力学)的方法对4种典型建筑街区形态进行了数值模拟。结果表明:气流作用下,绿蓝空间对中下游建筑街区的温湿度影响较大,尤其是两岸和下游中央区域。其中等高型(H=8 m... 详细信息

为分析绿蓝空间协同作用下环湖建筑街区的热湿环境,采用了CFD(计算流体力学)的方法对4种典型建筑街区形态进行了数值模拟。结果表明:气流作用下,绿蓝空间对中下游建筑街区的温湿度影响较大,尤其是两岸和下游中央区域。其中等高型(H=8 m)、环湖上升型由于建筑高度较低,气流更快地通过街区,形成“扩散状”温湿度分布;等高型(H=12 m)、环湖下降型由于低温气流在水体上空没有足够时间沉降,形成“聚集状”温湿度分布,从而在植被附近形成多个冷旋涡,进而产生局域的“冷岛效应”。蓝色空间取代部分密集建筑街区,在与绿色空间协同作用下,通过合理布局能较大幅度优化建筑街区环境。

关键词：绿蓝空间环湖建筑街区 CFD 扩散状聚集状冷岛效应