狭长空间强扰动条件下热环境控制的数值模拟

本文针对一单侧开口,内部存在两股对称高温高速热射流且伴随多股扰动气流的狭长空间,采用全面纵向通风技术进行热环境控制、排除热污染。经数值模拟方法,得到了经济有效的全面通风临界断面风速为2．6m／s。另外,为改善局部有人区域及敏感壁面的温度,在热射流出口前端4m处设置射流风机,进行助推诱导,使排风温度提高约10～20K,提升了纵向通风的排热效果;并改善了相关人员呼吸区的温度场,使其平均温度下降约10K。     

套管式地埋管换热器换热能力影响因素分析

采用模拟方法,对套管式地埋管换热器换热能力的影响因素进行研究。套管式地埋管换热器的工作起始时间从1 h开始,结束时间为8 760 h。供暖期为1～1 536 h、7 896～8 760 h,供冷期为3 192 h～6 552 h。供暖期、供冷期以外时间,土壤温度自然恢复。定进出水平均温度条件下:供暖期进出水平均温度首次达到9.5℃时,取热流量为11.89 kW,为第14 h。随后,取热流量减小,土壤平均温度下降,第1 536 h的取热流量降至3.85 kW。供冷期进出水平均温度首次达到32.5℃时,排热流量为13.32 kW,为第3 210 h。随后,排热流量减小,土壤平均温度升高,供冷期结束时(第6 552 h)的排热流量降至4.18 kW。下1个供暖期开始后(第7 896 h),供暖期进出水平均温度首次达到9.5℃时,取热流量为13.87 kW。随后,取热量减小,土壤平均温度下降。定进水温度条件下:钻孔深度一定时,循环介质流速越大,套管式地埋管换热器的换热能力越强。循环介质流速由0.2 m/s增至0.7 m/s,最大取排热流量增幅达到45%,而最小取排热流量增幅仅为12%～15%。在取热、排热末期,土壤内冷热聚集达到最大,即使增大循环介质流速,对提高取排热流量的帮助也不明显。循环介质流速一定时,钻孔深度越大套管式地埋管换热器的换热能力越强。钻孔深度由90 m增至120 m,最大、最小取热量分别增加25.0%、27.5%,最大、最小排热量分别增加 20.6%、19.9% 。     

盖下动车检查库诱导通风系统设计参数研究

建立了盖下动车检查库诱导通风系统CFD三维模型,采用库内干球温度、湿球黑球温度、通风量、换气效率与能量利用系数等热环境评价指标,计算分析了库内不同热源强度下诱导通风系统的排热效果。结果表明,诱导通风系统可有效排除库内余热,改善各作业面的热环境参数。基于研究成果提出了诱导通风设计方案和关键技术参数,供工程设计参考。     

大数据中心动态热特性研究

本文以南京地区全年小时温度变化和太阳辐射变化为边界,采用集总参数法建立了大数据中心全年温度变化的热动态特性模型,研究了大数据中心的全年热平衡特性与温度动态响应行为。研究发现,大数据中心室内空气温度存在昼夜波动性,服务器温度变化滞后室外空气温度变化约10 h。在南京地区大约有5个月(1~3月份、11月份和12月份)室外空气冷量充足,对于产热量为80 k W的大数据中心,在此期间仅通过调节新风通风量就可使室内温度维持在22±2℃的范围,新风通风量需要控制在5000~30000 m3/h之间。在夏天需要关闭新风通风扇,若地板冷风温度为18℃,则空调引风量需维持在50000 m3/h。通过大数据中心全年温度变化的热动态特性的研究,可为大数据中心通风系统的节能优化和全程管理提供基础热工数据。     

高大空间热分层实测与热压通风冷却潜力

以南京某大空间建筑为对象,长45 m、宽15 m、高16 m,在9月过渡季连续多日测试了自然通风状况下的室内温度分布,发现同一垂直方向上温度的线性化程度较好,梯度在0.2℃/m左右,且随室外气象条件变化而变化。采用热压通风效应模型,计算了南京、武汉、重庆、广州4个不同夏热地区全年各月的热压通风量及满足基准通风量要求的最小上部开口面积与通风排热量。利用Energy Plus能耗软件模拟全年各月热压通风热舒适时数,发现广州地区具有最好的热压通风节能潜力。     

四对对称源汇复合温度扩散的实验研究和数值模拟

采用模型实验和数值模拟相结合的方法,研究了不同通风量下不同温度和流量的热射流的温度扩散规律。提出了适用于评价通风方式对控制区域内最高温度的影响的指标———基于热源的温度效率,并探讨了复合温度扩散反问题。     

西安地铁屏蔽门系统区间热环境分析及变频通风策略

本文以西安市某在建地铁屏蔽门系统区间为研究对象,分析研究地铁区间活塞风效应对区间热环境的影响,并根据变频技术提出一套通风策略。本文结合FLUENT流体力学仿真分析软件,以西安某在建地铁工程为研究实例,通过对地铁隧道内选定的测试断面的风速和温度进行模拟计算,进一步理解活塞风对于地铁系统内空气流动特性的影响规律。然后,通过对地铁该段区间各气流出入口的换热量的计算以及区间得热和失热总量预估不开启轨顶、轨底排热风机情况下区间内热平衡情况以及仍需补充的轨顶、轨底机械排风量。最后,根据探讨的区间内气流运动规律、考虑机械通风与活塞风的耦合,针对目前地铁通风变频系统提出以列车车头驶过活塞风口为界调控通风量的变频技术策略。     

高大空间通风气流组织2DPIV试验初探

水电站地下主厂房属于高大空间建筑,为了保障设备正常运转和工作人员正常工作,保证厂房内温度、相对湿度及有害气体浓度在允许的范围内．对其进行合理的通风气流组织设计是十分必要的。本文以鲁地拉水电站主厂房为例,创建1：50模型试验,创新性地采用2DPIV技术对主厂房内设计风口下的通风气流组织进行研究。研究表明,试验三种工况下（风速分别为0．84m／s,1．26m／s,1．67m／s）,射流轴心速度衰减变化趋势一致,其衰减程度随着与出风口距离的增大而增大。随着送风速度的增大,工作区风速的不均匀系数逐渐降低,流场的均匀性逐渐优化。随着风口间距的减小,工作区风速的不均匀系数逐渐降低,流场的均匀性逐渐增强。     

地铁车站热压通风量研究

以上海某地铁车站为实测对象，基于车站空气热平衡原理进行理论计算，得到地铁车站热压通风量，并对其进行了相关特性研究。研究结果表明：地铁车站热压通风受车站室内外温差影响显著；在冬季(1、2、12月),各月热压通风量分别占出入口总通风量的56.5%、45.3%、50.1%,各月热压通风量平均值分别为29 849、24 024、25 425 m³/h,约占标准车站新风机组容量的83%、67%、71%,热压通风带走大量热量，使车站内空气温度普遍低于18℃;在过渡季(3、4、10、11月),各月热压通风量分别占出入口总通风量的40.9%、40.8%、42.7%、55.3%,各月热压通风量平均值分别为20 499、23 628、23 643、24 131 m³/h,约占标准车站新风机组容量的57%、66%、66%、68%,车站内空气温度主要在20～28℃之间，无需每天开启机械送风即可满足乘客热舒适性需求，减少了机械送风能耗。     

绍兴某山地现场热响应试验研究

热物性参数是地源热泵系统地埋管换热器设计的关键参数。采用自行研制的岩土热物性参数测试仪,于地处夏热冬冷地区的绍兴某山地开展单U和双U测试井现场热响应试验,使用线热源模型对数据进行分析,获得工程所在山地单U测试井的岩土导热系数为2. 27 W/(m·K),钻井热阻为0. 123 (m·K)/W,排热工况下单位延米换热量为86. 39 W/m,双U测试井的岩土导热系数为3. 31 W/(m·K),钻井热阻为0. 119 (m·K)/W,单位延米换热量为106. 72 W/m,为该地区地源热泵系统的设计及施工提供了依据。     

内部热源高度对热压自然通风流场的影响

对具有内部热源的居住建筑,采用CFD技术对不同内部热源高度下室内热压自然通风流场特性进行数值模拟.得出了排风量、排风温度随内部热源高度的变化,分析了不同内部热源高度下的速度场和温度场,得出了中和面高度、有效热量系数随内部热源高度的变化.     

冷凝热回收热水系统的应用研究

分析了冷凝器热回收系统的工作原理,证实冷凝热回收既能减少冷却塔的热排放负荷量,又能用以制取生活热水.结合工程实例,通过对在压缩机排气口增加换热器的冷凝热回收系统进行定量分析,在设计工况下,得到了冷凝器中显热和潜热所占的比例,其中,冷凝热的显热部分占总冷凝热的14.2％,液化潜热占80.6％,过冷热量只占5.2％.并且,热水流量和热回收率都随热水的出水温度升高而降低.     

Thermal characteristics of a double-glazed external wall system with roll screen in cooling season

A double-skin system (double-glazed external wall) is an effective passive system that can be used to decrease solar heat gain into buildings. Detailed information on the thermal distribution of double-skin facades is necessary to design better systems that can provide thermal comfort and conserve energy. In this study, the three-dimensional thermal characteristics of double-skin facades that had the ventilation opening installed partially and were screened partially by the adjacent buildings were investigated by field measurements. To that end, field measurements were carried out on the double-skin exterior wall (9.4 m high and 27.0 m wide) installed in an atrium located in the west of an existing building during cooling period for typical summer conditions. Maximum air change rate of natural ventilation through the bottom opening up to the top opening is about 20–25 [1/h], the reduction ratio of total solar heat gain compared with those of non-natural ventilation is about 25%. The exhaust solar heat gain is about 100 W/m² per inner glass surface area of the double-skin facades. Air temperature distribution of air space in the double skin was ranged from 30 °C to 44 °C, and heat gain difference ranged from 50 W/m² to 130 W/m². The influence of the ventilation openings and the shade conditions on temperature distribution of double skin is found to be significant and the double-skin system was verified to reduce the cooling loads effectively.     

The use of impulse ventilation for smoke control in underground car parks

Impulse ventilation systems (IVS) are used to provide ventilation for covered car parks and to control the smoke in the event of fire. In this paper the interaction between the fire ceiling jet and the flow driven by jet fans is studied using CFD simulations. A sensitivity analysis considering important parameters as position and intensity of fire source, transversal distance between jet fans, restriction of exhaust flow rate and dimension of car park exhaust opening is carried out and rules for the design of 50 N thrust jet fans are deduced. An analytical model for the flow field near the ceiling is developed and compared with CFD simulations. This model is intended to support a first approach of the design of IVS.     

冬季北方地区住宅建筑通风方式对比研究

随着住宅节能技术的广泛推行,对窗户的气密性要求越来越高,冬季冷风渗透远远不能满足室内人员对新风的最低需求。为了寻找节能、舒适的通风方式,本研究利用FLUENT对工程中较为常见的通风方式：自然通风方式、自然进机械排通风方式、带热交换的墙式通风器方式、带热交换的通风换气机组方式在气流组织、舒适性能、能耗特性及初投资方面进行了应用效果评价。最终得出：对于层高和装修标准较高的高级住宅中使用带热交换的通风换气机组,可以使通风系统在满足热舒适性和空气品质的基础上,更加节能,而对于一般住宅建筑,自然进机械排通风方式是相对最优选择。     

相变热回收式通风装置的研发及性能测试研究

随着建筑节能标准的提高,建筑外窗气密性要求不断提高。靠门窗渗透的自然通风量已不能满足室内空气质量的要求。采用机械通风的方式引入新风也存在着通风量的大小及通风模式会影响建筑节能的问题。为此,将相变蓄能技术应用于民用建筑的机械通风系统,研发出一种相变热回收式通风装置,以更好地解决室内空气质量和节能问题。所研发装置利用相变材料的蓄、放热性能,通过交替运行的通风模式,以及通风装置的不断循环,实现无管道式的相变热回收式建筑通风系统。主要采用实验研究的方法,在人工气候室内对研发样机进行了2个蓄、放热周期(4种工况)的测试研究。结果表明,相变热回收式通风装置的进口温度恒定、出口温度随时间不断变化,不同时间阶段呈现不同的变化趋势。第一时间阶段,即初始阶段,出口温度随时间变化剧烈,表明相变蓄能装置进入相变阶段,相变潜热量不断增大。第二时间阶段,即相变阶段,出口温度随时间呈线性变化,表明相变蓄能装置温度恒定,与空气流体发生稳定的相变传热。第三时间阶段,即完成阶段,出口温度变化小,基本接近进口温度,表明相变蓄能装置相变结束。从相变传热机理进行分析,固-液相变传热过程主要包括液态显热蓄(放)热、相变潜热蓄(放)热和固态显热(蓄)放热3个阶段,实验过程中出口温度随时间变化呈现出的几个时间阶段的不同规律,与相变传热机理有关联且相互对应。相变热回收式通风装置的风量恒定、不同进口温度工况下的对比数据表明,进口温度与相变温度的温差越大,初始阶段的出口温度变化越剧烈,相变阶段的出口温度线性变化率越大,且蓄、放热效率越高。进口温度与相变温度的温差约17℃时,蓄、放热效率分别达到56.2%(蓄)、50.8%(放)。     

隧道火灾过程的动态数值模拟

为了解某特长隧道发生火灾后,隧道内烟雾及温度的分布情况,利用地下工程火灾原理建立了计算隧道内空气温度、壁面温度及火灾烟雾浓度的火灾模型,并编制了动态仿真程序.对隧道内不同位置发生火灾时,隧道内空气温度、壁面温及火灾烟雾浓度随时间、空间的分布情况进行了模拟计算,给出了隧道内不同位置发生火灾时不发生烟气回流的通风控制要求,并分析了火灾时高温烟气对风机损坏的情况.     

空气幕-顶部排烟系统控烟排烟有效性的研究

在火源两侧设置两道空气幕能有效阻隔火灾蔓延和烟气扩散。为了探明低射流风速下空气幕在点式集中排烟隧道内对火灾特征参数的影响,通过FDS研究了不同排烟量、射流速度和射流角度下隧道内烟气蔓延、温度分布和排烟效率的变化。结果表明:当HRR为30 MW时,射流速度至少应不小于2.5 m/s才能保证空气幕的隔烟作用;当射流速度在2.5 m/s以下时,射流角度越大空气幕的隔烟效果越差,这明显不同于射流速度较大的情形;空气幕能很容易地将空气幕外的温度控制在40 ℃以下,射流角度对逃生区域的温度分布影响不大,主要影响火羽流的分布;相同射流角度下排烟量越大排烟效率先升高后减小,而相同排烟量下随着射流角度的增大排烟效率逐渐减小;对于30 MW的火灾规模,推荐的控烟方案为:射流速度为2.5 m/s,排烟量为120 m³/s。     

Vertical profiles of temperature and contaminant concentration in rooms ventilated by displacement with heat loss through room envelopes

The purpose of this study is to examine the effect of heat loss through walls upon the gradients of temperature and contaminant concentration in room with displacement ventilation. It is known that conduction heat loss is governed by outside temperature, heat load inside the room, supply air temperature and overall heat transfer coefficient of walls. Experiments were conducted to measure the temperature gradient and the ventilation efficiency in the room ventilated by displacement ventilation with various combinations of heat load and temperature difference between supply air and outside air. In order to simulate the change of seasons, the supply air temperature was changed instead of the outside air temperature. The effect of supply air temperature and heat generation inside the room on the temperature gradient and the concentration of tracer gas were investigated through the experiments. As a result, it turned out that the higher the heat generation rate and the lower the supply temperature, the stronger the temperature stratification and the lower the concentration in the lower zone. Additionally, ventilation heat loss turned out to be a good index for assessing the concentration in the lower zone. Temperature differences of around 3 degrees C between supply air temperature and exhaust temperature are at least needed for displacement ventilation under the conditions of the experiment presented in this paper.