城市空間公共建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱時(shí)空規(guī)律研究.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程加快，在人口數(shù)量增長(zhǎng)和人們工作生活水平提高的需求下，城市中建筑特別是公共建筑作為最重要構(gòu)成元素朝高密度和高能耗方向發(fā)展，而由此帶來(lái)的建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱量也隨之增大，特別是采用水冷式制冷機(jī)組的空調(diào)制冷系統(tǒng)通過(guò)冷卻塔的排熱形式更為復(fù)雜，同時(shí)以顯熱形式和潛熱形式向外排熱而對(duì)建筑范圍甚至城市區(qū)域熱氣候產(chǎn)生了重要影響。本文主要采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和數(shù)值模擬的方法對(duì)城市區(qū)域公共建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱量大小和時(shí)空分布規(guī)律進(jìn)行研究。
　　本

2、研究首先選取分別位于深圳市和北京市市區(qū)4座典型公共建筑作為實(shí)測(cè)對(duì)象，對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)各參數(shù)進(jìn)行逐時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)試，實(shí)測(cè)結(jié)果表明：實(shí)測(cè)公共建筑空調(diào)系統(tǒng)的單位建筑面積全熱排熱量在70~100W/m2范圍內(nèi)，其中顯熱排熱占較小比例而小于14％，而潛熱排熱占較大比例且大于86%，通過(guò)冷卻塔的排熱主要是以潛熱排熱方式向外排出，顯著增加了建筑周圍空氣的相對(duì)濕度，對(duì)周圍大氣溫度的影響較小。進(jìn)一步分析室外氣候條件與建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱量之間的關(guān)系，可知城市高溫

3、高濕氣候條件不利于建筑空調(diào)系統(tǒng)向大氣排熱排濕，降低了空調(diào)系統(tǒng)排熱效率。
　　其次，建立城市區(qū)域熱氣候動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)用建筑負(fù)荷簡(jiǎn)化計(jì)算模型，是城市區(qū)域熱氣候動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱模擬計(jì)算的基本前提條件。本研究充分考慮室外熱氣候模擬的特點(diǎn)，通過(guò)分析建筑熱過(guò)程分別建立建筑各類圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)熱擾及室內(nèi)外通風(fēng)的熱平衡方程，最終建立了建筑負(fù)荷簡(jiǎn)化計(jì)算模型，并應(yīng)用理論計(jì)算，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和同類建筑模擬軟件對(duì)該建筑負(fù)荷簡(jiǎn)化計(jì)算模型進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果

4、表明誤差在精度范圍之內(nèi)，該模型的基礎(chǔ)數(shù)理模型準(zhǔn)確性較高，根據(jù)實(shí)際建筑建立物理模型時(shí)所作的簡(jiǎn)化假設(shè)具有合理性。
　　建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱計(jì)算模塊是城市區(qū)域熱氣候動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)體系中的重要模塊，結(jié)合城市公共建筑水冷式制冷機(jī)組通過(guò)冷卻塔排熱形式的實(shí)際情況，根據(jù)熱力學(xué)基本定理并由各類冷水機(jī)組樣本提供的設(shè)備參數(shù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及性能曲線建立各類冷水機(jī)組的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)根據(jù)傳熱傳質(zhì)交換原理建立各類機(jī)械通風(fēng)濕式冷卻塔數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合已建立的建筑負(fù)荷簡(jiǎn)化計(jì)算

5、模型，由以上各模型之間的數(shù)學(xué)耦合關(guān)系，最終建立細(xì)致考慮不同排熱形式的建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱模型。應(yīng)用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)該建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱模型進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果表明兩者在數(shù)值大小和時(shí)間變化規(guī)律上的一致性較好，模型滿足精度要求，對(duì)實(shí)際公共建筑的空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱量有很好的預(yù)測(cè)效果。
　　應(yīng)用已建立的上述計(jì)算模型，與原有的城市區(qū)域熱氣候動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行耦合，開(kāi)發(fā)出基于建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱的城市區(qū)域熱氣候動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型，并研究建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱與

6、城市熱氣候之間的復(fù)雜互動(dòng)關(guān)系。通過(guò)分析主要影響因子，首先采用單因素?cái)?shù)值試驗(yàn)方法研究各影響因素水平變化時(shí)建筑空調(diào)負(fù)荷和排熱量、室外大氣溫濕度、熱島強(qiáng)度和濕島強(qiáng)度的變化規(guī)律，結(jié)果表明當(dāng)分別減小建筑密度、建筑容積率、建筑平均迎風(fēng)面積比、外窗遮陽(yáng)系數(shù)，而升高空調(diào)設(shè)定的溫度和相對(duì)濕度，提高空調(diào)排熱高度位置時(shí)，建筑空調(diào)負(fù)荷和排熱量減小，而室外溫濕度，熱島強(qiáng)度及濕島強(qiáng)度降低。再由正交數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果表明多因素共同影響時(shí)，空調(diào)設(shè)定溫度是影響建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣

7、排熱量的最主要最顯著因素，而建筑平均迎風(fēng)面積比的顯著性則最低。
　　最后，基于以上開(kāi)發(fā)的建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱模擬的城市區(qū)域熱氣候動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型，結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)，應(yīng)用于深圳某實(shí)際復(fù)雜城市區(qū)域，對(duì)夏季標(biāo)準(zhǔn)日內(nèi)，以公共建筑為主體的復(fù)雜城市區(qū)域內(nèi)建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱強(qiáng)度、室外大氣溫濕度、熱島強(qiáng)度及濕島強(qiáng)度的時(shí)空分布規(guī)律進(jìn)行模擬計(jì)算研究分析。結(jié)果表明，建筑區(qū)域內(nèi)建筑空調(diào)系統(tǒng)大氣排熱隨時(shí)間的雙峰波動(dòng)規(guī)律對(duì)室外熱氣候產(chǎn)生了長(zhǎng)時(shí)間的