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论文大作业模板范文论文大作业模板范文 被动式热压自然通风研究综述建环130X班姓名130111111摘要近年来 能耗问题成为社会关注的焦点 总能耗中建筑能耗占了三分之一左右 而建筑能耗的相当一大部分 用于室温调节 太阳能是一种清洁方便的新型能源 利用太阳能的被动式热压自然通风应时而生 本文综合介绍并分析了被动式热压自然通风的三种主要方式及其相 应研究成果 关键词自然通风换气量被动式热压自然通风一 引言自然通风是一 种最常见的通风换气方式 主要由风压或热压引起 与机械通风相比 自然通风的最大好处在于它不消耗动力 获得适 当的通风换气量 此外 自然通风对提高室内空气质量 改善人体热舒适性也有明显 的好处 当室内气温高于室外的气温时 自然通风还能使建筑构件降温 在炎热干旱地区 夏季室外气温高达四十多度 太阳辐射是建筑的 主要得热 这么大的热负荷若全采用机械通风 能耗巨大且不经济 另外 随着太阳能采暖的普及 被动式太阳能住宅 passive solarhouse 夏季过热成了太阳能利用中的一个新问题 如何解决以上问题 更好地利用太阳能 一个行之有效的办法是利 用被动式热压自然通风 主要方式包括太阳烟囱 solar chimney 太阳能屋顶集热器 roof solarcollector 特隆布墙 tromble wall 被动式热压自然通风的主要原理是热压通风 所谓热压通风 就是利用建筑内部由于空气密度不同 热空气趋向 于上升 而冷空气则趋向于下降的特点 促进自然通风 热压作用与进风和出风的风口高度差 以及室内外空气温度差存在 着密切的关系高度差愈大 温度差愈大 则热压通风的效果愈明显 被动式热压自然通风主要应用双层夹壁 玻璃外壁用于透过太阳照 射 内壁是蓄热墙 通常含有绝热材料 内外壁之间有一定间隔 分别有开口与外界或室内相通 内壁吸收太阳能 可以达到相当高的温度 从而使内外壁出现较大温差 导致气体的密度差 在夹壁内形成自 然对流 浮力作用使气流上升 与外界形成循环 促进室内的自然 通风 烟囱效应 这种室内外的气体循环不仅带进新风 增加换气量 还带走了室内 多余的热量和湿气 同时 内壁含有绝热材料 可以减少外界对室内的传热量 这就有 效降低了室内热负荷 改善人体热舒适性 被动式热压自然通风的另一优点表现在它的自调节性 室外气温越高 太阳集热系统吸收的太阳辐射也越大 其中空气温 度也越高 从而产生更大的通风换气量 此外 这种冷却方式均是在建筑物结构上加以简单改进 能与建筑 设计较好地融合 体现了生态建筑优化设计的思想 被动式热压自然通风到底具有多大应用潜力 太阳烟囱 太阳能屋 顶集热器 特隆布墙的通风能力孰强孰弱 如何运用其达到最好效 果 许多学者作了大量的实验与研究 研究方法通常采用实验与数值模拟相结合 实验中通风效果的好坏用单位时间内的气体流量来表示 将实验结果与数值模拟相对比 发现误差很小 因此可用数值模拟 对被动式热压自然通风的效果进行预测和分析 本文对几种主要被动式热压自然通风方式作了简单介绍 并对它们 的部分研究成果作了总结与分析 二 太阳烟囱 一 传统烟囱与直式太阳烟囱的比较 1 1999年 Cl ito Afonso和Armando Oliveira研究了传统烟囱和直式太阳烟囱换气量的区别 绝热材料 蓄热墙厚度对气体流量的影响 实验中 太阳烟囱的南面用玻璃取代了传统的墙 实验在冬季进行 采用示踪气体法测量气体流量 图1 烟囱示意图1 传热模型根据气流的连续性和能量守恒 忽略空 气泄漏 有V 气体体积流量 Dh 出口烟囱的水力半径 SOC 出 口面积 Sic 进口面积 热膨胀系数 T Tout Text K 局 部损失系数 f 沿程损失系数 由上方程 即可求得相应条件下的 气体体积流量 2 结论1 如下表 在Portugal的冬季太阳烟囱可使室内通风量增 加10 20 日照强时 通风量的增幅加大 表1 一 三月份室内通风量对比Month Dailyglobal radiationhorizontal surface w m2 Reference averageflow rate l s Conventional averageflowrate l s Solar assistanceefficiencies January2943137124 310 2March567110 5 786 422 42 在内壁上加绝热材料比不加Solar assistanceefficiencies提高约60 5mm的绝热材料已接近理想绝热 表2 室内保温材料对 一 三月份室内通风量的影响对比Month Averageflowrate l s Solar assistanceefficiencies Thickness0cm5cm Ideal0cm5cm IdealJanuary128 8135 5137 03 79 010 2March93 8103 7105 78 6 20 122 43 蓄热墙厚度的增加对Solar assistanceefficiencies的提高影响不大 但增加蓄热墙的厚度能增大日间蓄热量 从而降低日间气体流量 增加夜间气体流量 但若厚度达10cm以上再增大厚度意义不大 二 斜式太阳烟囱 2 1998年 Mohsen M Aboulnaga研究了倾斜式 太阳烟囱的倾角 间距对换气量的影响 实验在夏季进行 室内温度23 室外温度27 倾角 25 40 间隔0 10 0 25m 斜式太阳烟囱结构如下 见下页 1 理论分析Rl LRL aLR RsTUUT UT Ut SaA TZLghA kQ 1 exp 1 sin 2 Z hfwn mc pQ 体积流量K coeffient ofdischarge t s 平均太阳辐射U heat coeffienth 烟囱高度A 面积w 宽度L 长度n 楼层数a 吸收率 transimittance下标含义R 房间L 损失l 进口s 烟囱a 外界 三 太阳能屋顶集热器 RSC 一 普通太阳能屋顶集热器 3 1999年 Jongjit Hirunlabh Sopin Wachirapuwadon Naris Pratinthong和Joseph Khedari研究了普通太阳能屋顶集热器的倾角 长度对换气量的影响 并对四种不同型式的太阳能屋顶集热器进行了比较 实验工况为夏季 图 1 是实验RSC的样图 它的上层是CPAC monierroof tiles 下层是低导热系数的灰泥板 四 特隆布墙 Tromble walls 一 普通特隆布墙 5 1997年 Guohui Gan用CFD putational fluiddynamics 对特隆布墙进行模拟分析 研究了风道宽度 墙体 得热 绝热程度 气体开口位置对换气量的影响 实验在夏季进行 室外气温19 室内20 五 多种被动式热压通风方式的综合应用 一 特隆布墙 太 阳烟囱 bined wall roof solar chimney 7 2000年M M AboulNaga和S N Abdrabboh在斜式太阳烟 囱基础上 对与特隆布墙相结合的太阳烟囱的通风效果进行研究 其理论分析与斜式太阳烟囱同 六 总结从上述研究成果看出 被动式热压自然通风不需要机 械动力 能耗少 能有效增大室内的通风换气量 引进室外新风 改善室内空气质量 增加长度 高度 增强绝热程度 增大受热面积 是提高被动式 热压通风产生换气量的主要措施 单种方式的热压通风产生换气量往往不大 在与其它方式同时使用 后换气量明显增加 作为一种新兴的自然通风方法 被动式热压自然通风具有相当潜力 发展前景看好 但其仍有一定局限 主要表现在热压作为一种动力 其压强有限 而机械动力可高达上 百帕 这样这种热压通风无法应用于高层建筑 只适用于低层的平 房或别墅 目前所得实验数据也仅限于低层建筑 甚至只是单个房间 从长远看来 随研究的深入和技术的成熟 被动式太阳能热压通风 的应用将愈来愈广泛 参考文献 1 Clito Afonso Armando Oliveira Solar chimneys simulation andexperiment Energy andBuildings32 2000 71 79 2 Mohsen M Aboulnaga A roof solar chimneyassisted bycooling cavityfor natural ventilation inbuilding in hot arid climates an energyconservation approachin al ain city P S0960 1481 98 00090 1 3 Jongjit Hirunlabh Sopin Wachirapuwadon Naris Pratinthong Joseph Khedari New configurationsof aroof solarcollector maximizingnatural ventilation Building andEnvironment36 xx 383 391 4 Senghwan Yoonand AkiraHoyano Passive ventilationsystem thatincorporates apitched roofconstructed ofbreathing wallsfor usein apassive solarhouse PI I S0038 092X 98 00083 8 5 Guohui Gan A parametricstudy ofTrombe wallsfor passivecooling ofbuildings Energy andBuildings27 1998 37 43 6 J Hirunlabh W Kongduang P Namprakai J Khedari Study ofnaturalventilationof housesby ametallic solarwall undertropical climate Renewable Energy18 1999 109 119 7 M M AboulNaga S N Abdrabboh Improving nightventilation intolow rise buildingsinhot aridclimatesexploring abined wall roofsol