地道蓄熱作用下建筑室內(nèi)氣流動(dòng)態(tài)換熱模型與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、地道風(fēng)系統(tǒng)作為一項(xiàng)綠色節(jié)能的建筑通風(fēng)技術(shù)在國內(nèi)外已有廣泛的研究和應(yīng)用，雖然早在上世紀(jì)70年代我國就開始發(fā)展地道風(fēng)技術(shù)，但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和空調(diào)的廣泛應(yīng)用，地道風(fēng)系統(tǒng)逐漸被空調(diào)技術(shù)代替。近年來我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，與此同時(shí)所帶來的建筑高能耗問題也愈加凸顯，發(fā)展綠色建筑和建筑節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為全社會共同關(guān)注的重大課題，地道風(fēng)系統(tǒng)憑借其節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、簡單的優(yōu)點(diǎn)再次引起國內(nèi)外學(xué)者的重視。
　　目前國內(nèi)外學(xué)者對地道風(fēng)系統(tǒng)做了大量研究

2、，但在理論上尚沒有將地道和地上建筑的換熱過程進(jìn)行耦合分析，且在研究方法上多采用CFD數(shù)值模擬和實(shí)地監(jiān)測的手段，基于以往研究的不足，本文采用理論分析推導(dǎo)和小尺寸模型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，對地道風(fēng)系統(tǒng)與建筑的耦合熱過程進(jìn)行了深入研究。
　　相似理論分析是進(jìn)行小尺寸模型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，本文將地道通風(fēng)相似分解為流動(dòng)相似和傳熱相似兩部分，每部分進(jìn)一步分解為地道和建筑兩方面進(jìn)行分析，對動(dòng)量微分方程和導(dǎo)熱微分方程做無量綱化處理，得到地道風(fēng)系統(tǒng)的關(guān)鍵相似

3、準(zhǔn)則數(shù)為雷諾數(shù)Re、阿基米德數(shù)Ar和傅里葉數(shù)Fo，對流動(dòng)相似和傳熱相似進(jìn)行綜合分析，為模型實(shí)驗(yàn)比例尺選擇和實(shí)驗(yàn)選材提供了理論指導(dǎo)。
　　通過對地道風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行物理簡化進(jìn)而建立理論模型，對地道土壤導(dǎo)熱微分方程做拉普拉斯變換，然后根據(jù)線性分解與疊加原理將各溫度分解為平均值和波動(dòng)值兩部分代入熱平衡方程，進(jìn)而求得地道內(nèi)空氣溫度和室內(nèi)空氣溫度的解析表達(dá)式。關(guān)于滲透厚度，歷來求解方法多樣，本文就此進(jìn)行歸納總結(jié)，同時(shí)提出了一個(gè)更為合理有效的計(jì)算公

4、式。
　　基于上述相似理論分析，本文采用小尺寸模型實(shí)驗(yàn)對地道風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，不同于以往的建筑通風(fēng)實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)不僅考慮地道傳熱的相似，而且還縮短了時(shí)間比例尺，提高了實(shí)驗(yàn)效率，體現(xiàn)了地道風(fēng)系統(tǒng)小尺寸模型實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線與理論模型曲線對比，得出本文所推導(dǎo)的地道內(nèi)空氣溫度和室內(nèi)空氣溫度的數(shù)學(xué)解析模型具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。
　　最后在理論模型推導(dǎo)結(jié)果的基礎(chǔ)上對影響地道風(fēng)系統(tǒng)效果的關(guān)鍵參數(shù)（地道埋深、半徑、長度、通風(fēng)量以