Within an industrial building, the high-temperature heat sources release intensive radiative heat flux. The heat transfer mechanism and flow field features on the effects of radiation of indoor heat source and solar radiation are not clear, thus the optimal design of the thermal environment in an industrial building is lack of theoretical basis. On the basis of the analysis of the envelope thermal parameters and the characteristics of heat source in the typical industrial buildings with high-temperature heat sources, the physical and mathematical models for heat transfer on the effect of bidirectional radiation is set up through theoretical analysis. The heat transfer mechanism on the effect of bidirectional radiation is revealed. The effects of climatic zones, wall orientation, heat intensity and thermal performance of the envelope on the heat transfer are further studied through experimental measurement and numerical simulation. And then the flow field features on the effect of bidirectional radiation are clarified. Furthermore, the optimization measures of the thermal environment for different climatic zones and heat intensity are put forward to provide the theoretical basis of energy efficiency and optimal design of the industrial buildings.
在高温热源工业建筑中,往往散发较强的辐射热,在室内热源辐射与室外太阳辐射的双向辐射作用下围护结构传热机理和室内流场特性规律尚不明晰,使工业建筑热环境优化设计缺乏理论依据。在分析典型高温热源工业建筑围护结构热工参数及室内源项特征的基础上,本课题拟通过理论分析建立双辐射作用下围护结构传热物理数学模型,揭示双辐射作用下围护结构传热机理;通过实验测试和数值模拟深入研究气候区、朝向、热源强度、围护结构性能参数等因素对围护结构传热过程的影响;进而探明双辐射作用下室内流场特性规律;提出针对不同气候区和不同室内热强度的工业建筑热环境优化措施,为工业建筑节能和优化设计奠定理论基础。
本项目按照计划书的研究内容与计划,针对高温热源工业建筑室内热源辐射与室外太阳辐射的双向辐射作用,研究了围护结构传热机理和室内流场特性规律。分析了典型工业建筑围护结构热工性能参数,获得了工业建筑体形系数、窗墙面积比及围护结构热工参数的分布特性。通过数值模拟研究,揭示了太阳辐射作用和双辐射作用下围护结构传热过程及室内流场规律特性。针对不同室内热强度的工业建筑,提出了改善室内热环境的优化措施。通过模型实验,研究了热压通风与机械排风联合作用下的复合通风性能,发现了复合通风系统存在临界排风速度,提出了复合通风优化设计方法。通过敏感性分析和Pareto多目标优化方法,给出了不同余热强度下围护结构性能参数最优值。项目研究结果为改善高温热源工业建筑热环境和节约通风能耗具有重要意义和理论指导。研究发表标注本项目的论文3篇、接收待发表的论文3篇,其中SCI检索2篇;授权软件著作权2项;参与编写国家标准1部;参加学术交流活动3次;协助培养硕士毕业生3人。本项目达到预期目标。
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数据更新时间:2023-05-31
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