太陽(yáng)能煙囪對(duì)工業(yè)廠房自然通風(fēng)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(fēng)的形式，以節(jié)約建筑運(yùn)行能耗、降低生產(chǎn)成本。太陽(yáng)能煙囪是一種強(qiáng)化自然通風(fēng)的有效手段。它利用太陽(yáng)能加熱煙囪通道內(nèi)的空氣，促使誘導(dǎo)氣流流動(dòng)，從而強(qiáng)化自然通風(fēng)效果。對(duì)太陽(yáng)能煙囪強(qiáng)化自然通風(fēng)效果的研究，具有工程應(yīng)用及學(xué)術(shù)參考價(jià)值。
　　 本文采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法對(duì)帶太陽(yáng)能煙囪工業(yè)廠房的自然通風(fēng)特性進(jìn)行了數(shù)值研究。選用上海地區(qū)夏季一個(gè)典型工業(yè)廠房(40m×24m×20m)為研究模型，

2、太陽(yáng)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(duì)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。首先采用本文數(shù)值模型對(duì)文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行模擬，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)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(jì)算了帶太陽(yáng)能煙囪廠房?jī)?nèi)部的氣流速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)及污染物濃度場(chǎng)，并引入實(shí)際新風(fēng)換氣次數(shù)和熱舒適度指標(biāo)PMV/PPD分別評(píng)價(jià)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(duì)自然通風(fēng)特性影響的特點(diǎn)和形成機(jī)理，主要結(jié)論如下:
　　 (1)通過對(duì)五種不同廠房模型（廠房原型及四種帶太陽(yáng)能煙囪的廠房）自然通風(fēng)過程的分析，認(rèn)為SC—Ⅲ型屋頂豎直式太陽(yáng)能煙囪對(duì)促進(jìn)自然通風(fēng)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(yáng)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(shí)際新風(fēng)換氣次數(shù)指標(biāo)可認(rèn)為

4、SC—Ⅲ型太陽(yáng)能煙囪排污能力最強(qiáng)。PMV/PPD指標(biāo)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(duì)象，煙囪寬度的增加會(huì)提高廠房通風(fēng)量與平均風(fēng)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(jìn)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(shí)廠房的綜合通風(fēng)效果較好。
　　

5、 (3)隨著煙囪高度的增加，廠房通風(fēng)量與平均風(fēng)速整體呈上升趨勢(shì)，這使得人員活動(dòng)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(shì)，在廠房中上部?jī)蓚€(gè)漩渦區(qū)域的排污效果明顯。
　　 最后，日照輻射的增加對(duì)廠房整體速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布影響不大，但會(huì)使廠房中上方渦流區(qū)囤積的污染物濃度有所下降，實(shí)際新風(fēng)換氣次數(shù)也呈上升趨勢(shì)。人員活動(dòng)區(qū)域的熱舒適度指標(biāo)沒有形成明顯變化趨勢(shì)。