基于当量组合热源模式和热分层高度的工业厂房（热车间）有组织热压自然通风设计原理与方法

Project title：Thermal-driven natural ventilation design process for industrial workshops based on the equilent composite heat sources and strification heights Remarkably different from general civil constructions, a large amount of heat is released in the large industrial workshops during the production process. The heat intensity can reach as much as 50-300W/m3. For this kind of plants, natural ventilation thermal-driven is high economic ventilation with high air removal efficiency. With theoretical analysis, CFD simulation, field test of the typical plant workshops, it aims to ： (1)identify the characteristics of the air flow and heat transfer, which is induced by the free and the confined thermal plume from the typical heat source; (2)propose the characteristic parameters to express the dimensionless thermal stratification height and equilent composite heat sources; (3) reveal the thermal plume mechanism with equilent composite heat sources and find out the reasonable calculation method of exhaust temperature and air exchange rates ; (4) based on the thermal stratification height and the combination heat source mode, recommend the efficient design method of natural ventilation for the large industrial plants workshops. This research will promote the technology progress of the HVAC field in China.

与普通民用建筑不同，工业厂房（车间）往往会产生大量的热负荷（其热强度可达50-300W/m3）。如何因势利导、充分利用热源的羽流效应诱导实现合理、高效、有组织的热压自然通风气流组织方式、改善生产及工作环境，是一项具有重要工程意义的课题。 本研究旨在通过理论解析、CFD模拟，实验室测试和典型工业厂房现场测试：. (1) 查明工业热源自由及受限热羽流扩散基本模式的流动与换热过程；. (2) 建立当量组合热源模式、无因次热分层高度特征参量及表达式；. (3) 提出工业厂房（热车间）当量组合热源模式的排风温度及通风量设计计算方法； . (4) 推荐高大工业厂房（热车间）有组织热压自然通风合理设计方法。促进我国暖通行业的技术进步。

工业厂房具有生产设备多、体量大及空间宽阔等特点，内部设备形式复杂多样，位置、高度也多有不同，生产过程中散发大量热量，使热压自然通风的精确设计变得十分复杂。本项目以工业厂房建筑热压自然通风为实施对象，建立了不同热源组合工况下无因次热分层高度表达式。通过试验及数值模拟，提出了基于不同热源组合与热分层高度的工业厂房有组织热压自然通风设计方法。. 研究了各类热源（点、面、体热源等）自由及受限羽流扩散的基本模式，及自然通风房间中羽流相互作用情况，确定不同热源组合的归类及判定依据，依据将热源的间距变化将其划分为离散和相近热源。. 针对面源热羽流在不同区域流量计算公式的变化，建立了单一面热驱动自然通风计算式，研究了热分层高度等因素变化情况，并对热分层高度模型有效性进行了验证。基于面源上部热羽流统一计算式，建立了不同直径离散热源组合工况下自然通风计算模型。. 基于等强度离散点热源，建立了距地板高度变化时，室内各参数（热分层高度、排风温度、排风量）理论计算模型，并分析了热分层高度，以及房间高度，风口面积等因素对热压自然通风的影响。. 以相近点热源组合工况为例，提出了相近热源水平间距和距地面距离变化时热分层流动中各参数（热分层高度、排风温度、排风量）的计算表达式，探明了各参数对热压自然通风效果的影响。并分析了热源距侧墙距离和距地面高度等因素对热压自然通风的定量影响。. 最后，归纳提出了基于不同热源组合与热分层高度的高大工业厂房有组织热压自然通风设计原理与方法。阐明了典型工业厂房热压自然通风设计计算步骤，以水电站厂房为例，给出了工业厂房热压自然通风设计方法。