地道蓄熱作用下建筑室內氣流動態(tài)換熱模型與實驗研究.pdf

1、地道風系統(tǒng)作為一項綠色節(jié)能的建筑通風技術在國內外已有廣泛的研究和應用，雖然早在上世紀70年代我國就開始發(fā)展地道風技術，但隨著經濟發(fā)展和空調的廣泛應用，地道風系統(tǒng)逐漸被空調技術代替。近年來我國經濟發(fā)展迅速，城鎮(zhèn)化進程不斷加快，與此同時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)能技術已經成為全社會共同關注的重大課題，地道風系統(tǒng)憑借其節(jié)能、經濟、簡單的優(yōu)點再次引起國內外學者的重視。
　　目前國內外學者對地道風系統(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行耦合分析，且在研究方法上多采用CFD數(shù)值模擬和實地監(jiān)測的手段，基于以往研究的不足，本文采用理論分析推導和小尺寸模型實驗相結合的方法，對地道風系統(tǒng)與建筑的耦合熱過程進行了深入研究。
　　相似理論分析是進行小尺寸模型實驗的基礎，本文將地道通風相似分解為流動相似和傳熱相似兩部分，每部分進一步分解為地道和建筑兩方面進行分析，對動量微分方程和導熱微分方程做無量綱化處理，得到地道風系統(tǒng)的關鍵相似

3、準則數(shù)為雷諾數(shù)Re、阿基米德數(shù)Ar和傅里葉數(shù)Fo，對流動相似和傳熱相似進行綜合分析，為模型實驗比例尺選擇和實驗選材提供了理論指導。
　　通過對地道風系統(tǒng)進行物理簡化進而建立理論模型，對地道土壤導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值兩部分代入熱平衡方程，進而求得地道內空氣溫度和室內空氣溫度的解析表達式。關于滲透厚度，歷來求解方法多樣，本文就此進行歸納總結，同時提出了一個更為合理有效的計算公

4、式。
　　基于上述相似理論分析，本文采用小尺寸模型實驗對地道風系統(tǒng)進行研究，不同于以往的建筑通風實驗，本實驗不僅考慮地道傳熱的相似，而且還縮短了時間比例尺，提高了實驗效率，體現(xiàn)了地道風系統(tǒng)小尺寸模型實驗的優(yōu)勢。通過實驗數(shù)據(jù)曲線與理論模型曲線對比，得出本文所推導的地道內空氣溫度和室內空氣溫度的數(shù)學解析模型具有較高的準確性和可靠性。
　　最后在理論模型推導結果的基礎上對影響地道風系統(tǒng)效果的關鍵參數(shù)（地道埋深、半徑、長度、通風量以