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附加地下室的被动式太阳房室内热环境研究

马云鹤  
【摘要】:随着经济发展不断增强,新疆地区居民生活水平逐渐提高,建筑能耗也日渐增加。被动式太阳房以其节能、环保、清洁和操作简便的特点受到了人们的关注。但被动式太阳房在太阳辐射弱、室外气温极低的情况下无法为住居持续提供热量,造成室内温度波动大、热舒适性差,这是被动式太阳房存在和亟需解决的主要问题。受第一代新疆生产建设兵团垦荒人“地窝子”住居的启发,本课题研究在被动式太阳房下部附加一层地下室,作为上部房间的储能室;在地下室顶板开设通风口辅助上部房间在冬季供暖和夏季降温。选取无地下室、无太阳能集热功能的普通房屋作为对比房,与附加地下室的被动式太阳房分别进行试验与数值模拟研究,来探究附加地下室的被动式太阳房的室内热环境。本文分别设计了五种冬季供暖和夏季通风模式,以上部房间能够在冬季快速供暖、夏季快速降温且室内温度场分布均匀为原则,通过热工试验研究和CFD数值模拟研究,得出五种模式中最优的冬季供暖模式和夏季通风模式,并对比试验研究和数值模拟研究验证其准确性。取得的主要研究成果如下:(1)通过分析试验和数值模拟结果,冬季供暖模式二即开启西卧室、中卧室客厅地下室顶板3号、4号通风口为最优供暖模式,夏季通风模式五即开启西卧室、中卧室客厅地下室顶板1-6号通风口为最优通风模式;(2)附加地下室的被动式太阳房较对比房冬季至少可以提高室内空气温度4.1℃以上,夏季至少可以降低对比房室内空气温度6℃以上;(3)附加地下室的被动式太阳房较对比房冬季室内温度波动小得多,波动不超过3℃;(4)附加地下室的被动式太阳房的西卧室在冬季同一壁面温度波动不超过1.5℃,不同壁面之间温度波动不超过2℃,冬季热工性能稳定;在夏季西卧室同一壁面、各壁面间温度波动均不超过1.5℃,夏季通风性能好。


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