筑一体化太阳能烟囱的通风性能研究.pdf

万方数据

ch彻蚓副应用数值和实验方法建筑一体化太阳能烟囱的通风性能研究杨启容，杜威，张金翠太阳能学报0引言1模型建立通讯作者：杨启容(1970一)，女，博士、教授，主要从事太阳能诱导的建筑通风与空调方面的研究。iuyingyil25@163．咖其中的采暖空调能耗比例离达50％。60％⋯。为降着一个可以使空气流量最大化的最佳截面长宽比；C等H1用有限差分模性能，结果表明太阳能烟囱的通风性能明显优于传能烟囱和北向冷却金属天花板的应用做了相关研P等"】从效率和能量收益的观点分析了本文针对广州地区的二层别墅，设置太阳能烟为实际工程设计提供理论参考。平均温度20℃，室外平均风速1．5m／s，大气压力100450Pa，通风季节太阳辐射强度平均值和竖直段，外侧为玻璃幕墙，太阳辐射透过玻璃照射1)烟囱具有一个底部进口、一个二层进口和一随着我国经济的高速发展和人民生活水平的提高，建筑能耗占人类总能耗的比例持续升高。据统计，欧美发达国家为42％一47％，我国已达30％，而低建筑能耗，许多人对太阳能烟囱的通风性能进行了研究。BouehairA[2]的研究证明：太阳能烟囱存在Gbl用CFD方法预测了Trombe墙的通风性能，结果表明通风量随壁温、太阳得热量、通风墙高及墙的间隙等的增加而增大；Monso型比较了太阳能烟囱与传统的自然通风烟囱的工作统的烟囱；Preeda研究泰国热带气候条件下太阳能通风墙性能，结果表明通过改善换气次数可以降低室内得热量；Such—Chungloo等№】通过实验和数值计算对南向太阳究；Fluff太阳能烟囱的能量转换单元的性能；}-IfllTi$DJ等喁]研究了倾斜太阳能烟囱倾角的影响，发现最优倾角为67．50；RamadanBassiouny等旧1通过理论分析和数值计算对房间自然通风中太阳能烟囱的应用进行了研究，结果表明在烟囱流率和换气次数方面，烟囱宽度比进口尺寸具有更加突出的影响；Jyotirmay等[1刚研究了应用于自然通风的屋顶太阳能烟囱，并发现对于不同纬度最优烟囱倾角在40。。60。之间。囱，并建立其相应的数学模型。应用CFD软件，就烟囱的结构尺寸对其通风性能的影响进行了探讨，1．1物理模型以广州地区气象条件[1l】为基础，春秋季节室外289．96W／m2。物理模型如图1所示，烟囱分倾斜段在烟囱内侧的集热墙上，加热烟囱内部空气，集热墙内侧绝热。针对本课题的研究，对模型作了如下简化和假设H2】：个顶部出口；2)换热为稳态，且太阳辐射强度、室外空气温度均为定值；第31卷第7期摘要：针对广州地区的二层别墅，在其南外墙和南向屋顶设置竖直和沿屋顶倾斜的串联太阳能烟囱，并对其通风性能进行了研究。就烟囱的总长和宽度、二层入口倾斜角度及倾斜段与竖直段长度比例等几何因素对其通风性能的影响进行了模拟计算。计算显示，随着烟囱长度的增加其通风性能随之增强；随着太阳能烟囱宽度的增加，烟囱流量先增大后减小，存在一个通风的最优长宽比，约为12：l；二层入口向下倾斜时，随着角度的增大，烟囱流量先增大后减小，最优倾角为40；总长固定时，倾斜段与竖直段长度比例同样影响烟囱流量，按照建筑规范，建筑层高取规范最大值时烟囱流最最大。关键词：串联太阳能烟囱；通风；建筑一体化中图分类号：TKSll+．2文献标识码：A2010年7月SIMCA(青岛大学机电工程学院。266071)CanpomTMathur牧稿日期：2008一lI．10基金项目：山东省教育厅资助项目(如qYl04)ENERGIAESOL^RIsVd．31．No．7Jul．，2010ACTA
万方数据

层流粘滞系数；卜空气热膨胀系数；T。——参考(4)麓能量方程簪。驾}=一吉差+若【c移+¨羞】一毋卢c亍一凡，萼#=毫(r器)r=乏+兰O"T=寿+旦O"T式中，舞由分子扩散造成；兰由湍流脉动造成。aiv(彬)=air(n驯声)+函式中，g，——集热墙吸收的太阳辐射热，95=衄，其in酬ng点温度；g；——i方向重力加速度。9)集热墙和玻璃对烟囱内空气的传热量与太阳能辐射强度的比例为定值。式中，g。——太阳透射过程中的玻璃得热；q：——集热墙对玻璃的辐射热；g，——玻璃对室外空气的放热；94——玻璃对烟囱内空气的放热。中Q为太阳辐射强度；q6——集热墙对烟囱内空气式中，乒——菇i方向的平均速度分量移；，紊流参数或平均温度；n——扩散系数；函——变量≠的源项。式中，五；——茗；方向的平均速度分量；Xi——坐标。式中，』D——空气密度；p——压力；锄。、秽——紊流、式中，r——广义扩散系数。3)烟囱内空气流动为湍流流动；4)烟囱内空气为不可压缩的牛顿流体；5)空气的物性参数满足Boussinesq假设；6)忽略烟囱壁面空气的渗透；7)烟囱材料的特性与温度无关；8)不考虑烟囱壁面的蓄热；根据能量守恒，