自然通风与建筑蓄热耦合的传热机理及模拟方法研究

Energy-saving and indoor air quality are the two topics of the sustainable development of building. The coupled mechanism and numerical methods of natural ventilated buildings coupled with thermal mass, are not only the key problems needed to solve urgently , which relate to the sustainable development of building and application of passive building in china, but also are the difficult issues that have attracted many international researchers' attention. Using the theoretical analysis and numerical simulation, numerical method for systemically analyzing multidimensional airflows of the natural winds coupled indoor winds is developed, the dynamic characteristics of natural winds and the change of indoor microenvironment and outdoor microenvironment are research . Besides, the model and decoupling calculation of different thermal mass are presented. Furthermore, the integrated model and direct coupling calculation of natural wind- thermal mass -indoor air temperature are founded, the coupled mechanism and thermal response of indoor air temperature are also analyzed. The present work may be useful for evaluation of the comfort residence,the application of natural ventilation and thermal mass, and the development of passive building.

建筑节能和改善室内空气品质是建筑可持续发展的两大主题。自然通风与建筑蓄热的耦合模拟研究，不仅是我国建筑可持续发展以及室内热舒适性评价中迫切需要解决的重要问题，也是国际上对流导热耦合研究领域的热点与难点。本项目以理论分析和数值模拟为主要手段，以自然通风与建筑蓄热的一体化研究为主题，致力于建立自然通风与建筑蓄热耦合分析的合理模型和求解算法，探索和揭示自然通风与建筑蓄热的耦合传热机理和室内温度的响应规律。本项目将重点发展三维自然风场及室内流场耦合的大规模精细化数值模拟技术，建立不同建筑蓄热体非稳态传热的模型和算法，开展自然通风与建筑蓄热一体化研究的建模、求解和分析，系统探讨近地表自然风的三维动态特性、室内外微环境变化规律及各种因素对室内温度的影响。研究结果可以为室内热舒适性评价、自然通风及建筑蓄热技术的应用以及推广被动式建筑等提供一定理论基础和依据。

建筑节能和改善室内空气品质是建筑可持续发展的两大主题。自然通风与建筑蓄热的耦合模拟研究，不仅是我国建筑可持续发展以及室内热舒适性评价中迫切需要解决的重要问题，也是国际上对流导热耦合研究领域的热点与难点。本项目以理论分析和数值模拟为主要手段，以自然通风与建筑蓄热的一体化研究为主题，致力于建立自然通风与建筑蓄热耦合分析的合理模型和求解算法，探索和揭示自然通风与建筑蓄热的耦合传热机理和室内温度的响应规律。. 通过研究，发展了三维自然风场及室内流场耦合的大规模精细化数值模拟技术，建立不同建筑蓄热体非稳态传热的模型和算法，提出了一种基于超声回波法的测量建筑蓄热体内部温度场或建筑墙体表面等效热边界条件的探测方法，开展了自然通风与建筑蓄热一体化研究的建模、求解和分析，系统探讨了近地表自然风的三维动态特性、室内外微环境变化规律及各种因素对室内温度的影响。项目开发表相关学术论文12篇（其中SCI 2篇，EI 5篇），申请国家发明专利8项（6项排名第一，2项排名第二），实用新型专利授权1项（排名第一），培养风能与风工程专业硕士一名。相关成果作为“相变储能技术研究及其在建筑节能与飞行器热安全领域的应用”项目的一部分，获得2015年四川省科技进步一等奖1项（排名第六）。. 研究结果可以为室内热舒适性评价、自然通风及建筑蓄热技术的应用以及推广被动式建筑等提供一定理论基础和依据。