太陽能煙囪對工業(yè)廠房自然通風影響的數(shù)值研究.pdf

1、很多地區(qū)的工業(yè)廠房在夏季和過度季節(jié)都采用自然通風的形式，以節(jié)約建筑運行能耗、降低生產(chǎn)成本。太陽能煙囪是一種強化自然通風的有效手段。它利用太陽能加熱煙囪通道內(nèi)的空氣，促使誘導氣流流動，從而強化自然通風效果。對太陽能煙囪強化自然通風效果的研究，具有工程應(yīng)用及學術(shù)參考價值。
　　 本文采用計算流體力學(CFD)方法對帶太陽能煙囪工業(yè)廠房的自然通風特性進行了數(shù)值研究。選用上海地區(qū)夏季一個典型工業(yè)廠房(40m×24m×20m)為研究模型，

2、太陽能煙囪設(shè)置于廠房頂部，煙囪通道寬度2m，傾斜角度為45°，垂直高度6m。文中選用Realizablek-ε湍流模型、DO輻射模型及SIMPLEC算法對流場和溫度場進行計算。首先采用本文數(shù)值模型對文獻中實驗對象進行模擬，計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好，證明本文采用的研究方法是可行的。
　　 文中模擬計算了帶太陽能煙囪廠房內(nèi)部的氣流速度場、壓力場、溫度場及污染物濃度場，并引入實際新風換氣次數(shù)和熱舒適度指標PMV/PPD分別評價廠房排

3、污能力及室內(nèi)熱舒適度。討論了煙囪幾何結(jié)構(gòu)、日照輻射等因素對自然通風特性影響的特點和形成機理，主要結(jié)論如下:
　　 (1)通過對五種不同廠房模型（廠房原型及四種帶太陽能煙囪的廠房）自然通風過程的分析，認為SC—Ⅲ型屋頂豎直式太陽能煙囪對促進自然通風效果最為理想。SC—Ⅰ型和SC—Ⅳ型的廠房平均溫度比原型高，而SC—Ⅱ型和SC—Ⅲ型則有較好的降溫效果。太陽能煙囪都能使廠房平均污染物濃度有不同程度的降低。根據(jù)實際新風換氣次數(shù)指標可認為

4、SC—Ⅲ型太陽能煙囪排污能力最強。PMV/PPD指標表明SC—Ⅲ型的熱舒適程度改善效果最明顯。
　　 (2)選定SC—Ⅲ型廠房為研究對象，煙囪寬度的增加會提高廠房通風量與平均風速。在煙囪寬度從1m增加至3m的過程中，廠房平均溫度與平均污染物濃度均隨煙囪寬度增加而明顯降低，之后隨煙囪寬度進一步增大變化趨于平緩。在煙囪寬度增加的過程中排污效果與熱舒適程度有顯著提高。在本文模擬條件下煙囪寬度為3m時廠房的綜合通風效果較好。
　　

5、 (3)隨著煙囪高度的增加，廠房通風量與平均風速整體呈上升趨勢，這使得人員活動區(qū)域熱舒適度有所改善。不同煙囪高度下溫度分布規(guī)律基本一致，沒有很大變化。廠房平均污染物濃度隨煙囪高度增加呈下降趨勢，在廠房中上部兩個漩渦區(qū)域的排污效果明顯。
　　 最后，日照輻射的增加對廠房整體速度場和溫度場分布影響不大，但會使廠房中上方渦流區(qū)囤積的污染物濃度有所下降，實際新風換氣次數(shù)也呈上升趨勢。人員活動區(qū)域的熱舒適度指標沒有形成明顯變化趨勢。