【摘 要】
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由于生产工艺的需求,工业建筑室内通常存在高温热源,高温热源辐射的不均匀性对室内热环境有重要影响。现有的建筑热环境动态模拟方法大多简化计算热源辐射传热项,不能准确模拟高温热源工业建筑室内热环境。本文基于高温热源强辐射特征,建立了工业建筑热环境动态模拟方法。具体工作如下:对高温热源工业建筑动态热环境影响因素及其作用规律进行了理论分析。基于室外气象参数、室内源项条件、围护结构非稳态传热理论与热压通风过程
【基金项目】
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国家重点研发计划资助(项目编号:2018YFC0705306);
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由于生产工艺的需求,工业建筑室内通常存在高温热源,高温热源辐射的不均匀性对室内热环境有重要影响。现有的建筑热环境动态模拟方法大多简化计算热源辐射传热项,不能准确模拟高温热源工业建筑室内热环境。本文基于高温热源强辐射特征,建立了工业建筑热环境动态模拟方法。具体工作如下:对高温热源工业建筑动态热环境影响因素及其作用规律进行了理论分析。基于室外气象参数、室内源项条件、围护结构非稳态传热理论与热压通风过程给出了动态热环境的数学描写,为室内热环境的动态模拟研究提供了理论依据。建立了基于修正温度基准区域模型(Block模型)的高温热源工业建筑热环境动态模拟方法。基于动态热环境数学描写分别修正了Block模型分区方法与依据、壁面热平衡子模型和附壁气流子模型。采用MATLAB编写了动态模拟数值计算程序,利用Shell脚本实现了程序的并行计算,为高温热源工业建筑热环境的动态模拟研究提供了方法与工具。采用CFD非稳态数值模拟对本文提出的热环境动态模拟方法的有效性进行了检验。通过编写UDF将室外气象参数定义为非稳态热边界条件,使得CFD数值模拟方法与本文所建立的动态模拟方法具备了相同的输入项与输出项。通过对比分析本文所提出的动态模拟方法与CFD模拟结果,可以发现室内温度分布差异基本处于1.5K以内,计算速度较CFD要快一个数量级以上。利用本文建立的热环境动态模拟方法探讨了不同热源温度与不同围护结构构造条件下的室内温度分布。基于热源面对内壁面的辐射角系数分布差异确定了局部高温区域围护结构构造分块优化方法,通过优化局部高温区域围护结构构造可以降低温度分层上部区域空气温度,与分块优化前相比,局部高温区域单位面积传热量均提升了10%以上。以某热轧厂房为例,探讨了提出的动态模拟方法与分块优化方法应用于工程实际中的流程与效果。研究结果为工业建筑室内分层空调负荷计算与围护结构分块优化设计提供了指导。
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