排风隔热墙多孔材料层内流场及传热特性的数值研究

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随着人类对于生活和工作环境的要求越来越高,原始的房屋结构已经不能满足当下的需求,多功能性质的建筑愈发被这个社会所推崇,而从整个建筑物与外界的接触面积的角度来看,外墙无疑是整个围护结构当中最重要的一部分,所以对于外墙的节能改造和热舒适性的分析已经成为整个社会的研究重点。一个热工性能很强的墙体一般必须满足热舒适性和保温隔热性能比较突出,在这种大的节能改造发展环境下,一种符合当今大环境需求的新型复合墙体结构应运而生——气流外渗隔热墙体。气流外渗隔热墙体是一种将围护结构和排风热回收系统结合在一起的新型节能墙体,它的核心点在于气流在多孔材料层内进行渗流,带走室外传向室内的负荷,使得室内侧墙体表面的温度能够无限的接近室内温度,降低空调能耗,在起到排风热回收目的的同时还能够带走滞留的污染气体,清新空气,提高室内的人员热舒适性。本人所在的课题组前期已经对基本型、内衬板型以及夹层通风型进行了研究分析,明确了排风隔热墙相比较于其他墙体具有优越的保温隔热性能。前期关于墙体的所有传热特性、负荷特性以及保温隔热性能的相关研究都是基于我们课题组建立的数值模型,但是该模型并不是完全符合实际情况的,为了尽量简化方程等式和节约计算时间,我们对模型进行了相关简化和假设,至于这种假设的合理性和对实际情况的影响情况如何,目前为止还没有详细的去研究。针对以上现实情况,本文通过建立CFD模型,分别探讨不同因素对基本型和内衬板型墙体流场及传热特性的影响。关于如何验证前期模型简化的合理性,我们将速度夹角、质量流量以及内表面温度作为考核量来定量分析水平流动、均匀渗透以及水平传热三个假设的准确性,并分别模拟不同空腔层因素、结构层因素和渗透层因素对这三种假设的影响情况。通过以上的模拟分析,研究结果表明基本型排风隔热墙的气流主要集中在中下部分流动,竖直方向传热可以忽略不计,内衬板型的气流主要集中在底部和顶部流动,竖直方向的传热现象存在且可通过外界条件的改变完全抑制,两种类型的墙体都不是完全沿水平方向流动。本文研究结果还提供了不同墙体类型在满足简化假设情况下的最佳外界条件,为后期数值模型的修正以及排风隔热墙体工程应用提供了理论基础。
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