《自然通风率的测量原理及热损失的计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自然通风率的测量原理及热损失的计算（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、? ?一 午第?朗北京建筑工程学院学报? ? ? ? ?】? ?】? ? ? ? ? ?自然通风率的测量原理及热损失的计算成桂芳?基 础 部?摘要?自杰通风热损夫对 建筑物的 空调设计和能量审计是非常重要的?本文首先介绍 了自板通风率的测量原理,然后,笔者根据气体 分子运动论和热力学理论,导出 了由自然通风引起的热损失的计算公式。关锥词?自钱通风率,热损失,示踪气体法随着建筑物保暖隔热性能 的提高,自然 通风热损失将成为房屋供暖的主要负荷?人们往往希望使之降 到极小?然而,为保证居住者有舒适卫生 的生活 条件和所 必须 的新鲜 空气,又必须提供适当的通凤?对一定的围护结构,要有一定的通风指标,
2、确定这一指标就需要 测量其自然通风率?如? ? ? ?,? ? ? ?和? ? ? ?“?等人 分别对不 同建筑物的自然通风率进行 了大量测量?然而?他们均未给出自然迎风 所引起的热损失 的理论计算公式?在本文中,笔者根据气体分子运动论和热力学理论导出了这一 理论计算公式?按照这一公式进行理论计算的结果与实际值符合的甚好?自然通风率的测量原理自然通风率的测 量通常采用示踪气体法?,?,叹日将一种气体?如?。,即所 谓 示踪 气注人建筑物的空气中,使之与外界空气相区别?根据气体的注入情况和其浓度的变化历就能计算出自然通风率。体程飞?飞完 全均匀混合 情况利用示踪气体测 量白然通风率,往往假定 在
3、所 考虑空间中示踪气体与空气的混 合是完全 均匀的?这一假定对 小空间,如居室、办公室等无疑是合理的,如果混合不均 匀,则 可使用小风扇进行人工充分 混合?这时,示踪气体 的浓度随时间的变化方程为?,?、。?。?户口,”“?一”与?一杯、“一“夕?这里?,为、时刻示踪气体的浓度,?,?为?时刻的浓度,口为空气的体积流速率?丫? ?为所考虑空间的体积?,示 踪气体的浓度用百分 比或百万分 比表示?收稿日抓?奋 卜?一?北京建筑工程学院学报?夕?年?闷气翻 ,口?,户,?刁而甘?石下? , ?二西? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?目? ? ? ? ? ? ?一一一? ? ,
4、 , ? ? 州?在?,?图 上,方程式?为直线方程其斜率值为子? 这就是 自然 通风率?换气次数?由于混 合是完全 均匀的,因此,只要 在所考虑空间内任选一点,测 出该点示踪气体的浓度随 时间的变化诸值,在?,?图上标出各点,并求 出这些点所在直线的斜率即可?非完 全均 匀混 合情况在所考虑空间中,如果示踪气体与空气的混 合是不完全均匀的如大型 厂房或仓库中因有障碍物无法或不易实施 人工 混合?,则可将该空间分成?个形状、大小均为已知的子空间,如图?所 示?各子空间的混 合可视为 完全均 匀的?但不 同的子空间混合的均 匀程度可能是不同的?因此人 们必须在每个子空间选择一测量点进 行 多点测
5、量? ? ? ? ? ? ? ? ? ?嘴? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 一一?一一? ? ? ? ? ? ? 一一一?一一一一李? ? ? ? ? ? ? ? ? ?, ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?,一一? ? ? 一一? ? ? ? ? ?才才一一? ? ?口口?户? ? ? ? ?一 ? ? ?件件? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?卜飞,?图?二个子空间通风模式示意图在通凤率的浓度衰减法测量中,示踪气体的浓度满足下列方程?苦忿 ?一互。? ?一馨犷名手 ?上式左边第一项表示示踪气体的供给
6、速率为零,第二项表示示踪气体从所考虑的空间中移出去的速率,右边的项表示该空间示踪气体的变化速率?式 中?二和华的值是随 时间变化 一“?一曰一?,?一一一”“一?“”?一一一 ”,一“”?”一一?一” 勺一一的,且测量是在一定 的时间间隔中进行的,因此必须对上式在考虑的时间间隔内进行积分?如果这样的时间间隔取?个,则得下列联立方程组一鑫回?一馨同?二粤?二?之一厂?一?“?恩?二?一?一?一客, 叹?,、一?二争?二,?一?,、 ? ? ? 卜 ? ? ? 一? ?第?期成桂 芳?自然通风率的测量 原理及热损失的计算在这一方程组中口二。是未知量?假定恒定?,一 ?是待测 的,?是已知的第?个子
7、空 间的容积?如果方程式的数目?等于子空间的数 目?,且所有方程都是独立的,则仇。存 在 唯一的一组解?然而,由于测量?二和估算?二有实验误差,使这 组解并不准确,因 此必须 另辟蹊径?为此,将口。的一组估算值代人各方程,再把它们改写成如下 形式 红? ? 一?一。卜、 份份? 郭? ? ,?夕一,口之 。 份恤郭? ? !?一。?一?卜? ? 叹?二扮?这里每个刀值代表?的测量值和? 。的假定值与各自的真值之间的差异引起的数值?假定?大于?几诸方程完全独立,则 利用迭代法?,?就可以求 出一 组?。的值,在?二。?,?,二,之?洲代制下,使误差函数?,?,一? ?取川、值?这样求得的 这组?
8、 。即为方程组的解?自然通风热损失计算公式的推导天上面的讨论中可以看出,琴是完全均匀混 合情况下的 自然通 凤率,?是 不完全均琳注合情况下第?个子空间的自然通风率?在实际测量 的基础上,笔 者将从理论上导出自然通风引起的热损失的计算公式?为了叙述方便,首先引入 两个 术语“供 暖 度日”“即比马?和“标准日”?然后再行推导?“供暖度日”? ?习? ?一见?,式中?,为参考温度,更。?乙?是日平 均气温,是几均气温为刃?的夭数,求和从尹二?,那天起到来年更?那天止?“栋准日”?它是用气象参数表征的某地区的想象的一天,这一 天的气象参数是用统计从大量?自实际数据中整理出的统计值,并非哪一天的气象
9、参数值?完全均?匀混合情况令通风,为,二争? ?,? ? ?,建筑物的容积为犷? ?,室内温度为? ? ,在标二?压?。吸?下,经?时间渗出空气的体积为刀?补,根据理想气体状态方程有?尸。二鱼红天?北京建筑工程学院学报?年这里“是摩尔气体常数,爵为刀?中含空气的摩尔数显然这些空气是从 环境温度吸入室内并被加热到温度?再放 出的?于是 供暖期间的总 通风热损失为?,一习半。丁?万卫邻。? ? ?。? ?其中?,?一二?为定压摩尔热容,?为室内外温差?式中乙艺”“?随环境温度、凤速、压强等因素变化?如 果刃被视作“标准日”的自然通风率或统计平均值通风率,则可将粉从求和符号中提出,于是有二毕 华一
10、客才?将?,?只?污?。和?,?一子?代人,再 同乘、除 以?小,?寸,于是乙?尸。高?大 二卫竺?。一乙?客号刀?一? ?。,?、,?。刀?,、?、,?。?入?“一二二尸一?幻比少工 ?孟、气?, ?弓?不 完全均匀混合情况在这种情况下,令? 华为第?个子空间的自然通 凤率,则建筑物在供暖季节总 白?然通风热损失计算公式显然是,=85;, 。6(鑫毕)hDDN(J, (6)其中V:为第Z个子空间的体积(m3)。我们知道,任何一个物理 定律或公式都有一定的适用范 围,笔 者导出的公式也不例 外.其适 用条件显然与理想气体状态方程的相同,即在常温、常压下使用.如所周知,在平衡态时,使理想气体状态
11、方程 了( P, V,T )二O中的一个变量固定,可分 别 得到Boy le定律、Gay一 Lu。犯c定律和Charl es定律,而这三条定律是在温度不太低(与室温相比)、压 强 不太大(与 大气压强 相 比)的实验条件下总结出来的实验定律,而笔 者导出的公式(弓)和6)又是在上述三条实验定律的适用范围内的最佳状态(室温和大气压)下使用,所以对该公式的适 用性和精确性是无可置疑的.例如,某国有工业 仓库面积为4 1火1 07(mZ).假定平均 容积高为6(m ),内部温 度为 15.5,刃=1( a,c /h约,供暖度日数 为2200,在这些条件下,供暖季节的总热损失 的实际值为1.6X10”
12、( J).这些数 据都是I.N.Po tte r在文献l中给出的.现将这 些有关数据代第2期成桂 芳:自然迎风率的测量原理及热损失 的计算人笔者导 出的公式(S)中.稍加 运算便可得出供暖季节的总热损为1.594 52xlo 7(1 ).由此可见,二者符合的甚好。应当指出,由于供暖度日数是以年计算的,所以上面计算出的总热损失应当视作一年的总热损失.参考文献1 Potterl.N.etalThe measure mento fa ir in fiItra tionrotes inlar geeneIosuresan dbu iIdin go.Airio fil士ra之io nredu e之 io
13、 nine xistiogb, alld ings, 4 thAICeonfer enee, Septembe r26一28 2553E lmSw itzerand2Zuere五。rCH.etal. Airinf ilt :。t io ninhigh一r is ebui ldings, Airinf iltr ationr eduetioninexistingbuil d主ngs,一thA I CCo nfer en ee, Septembe rZ一25 2, 53E l田:Sw itz e r a od3Fre oma nJ.otal.:Ventilatio nMe a su reme nt
14、:inla rgeBuildings :Airinfiltral io nre olu etio t line xis-tiogo uild iogs:嫂*hAI CCo nfer e n e e,Sep tember2 6一25 1553E lm:Sw i tzerlaod4华中工学院编.算法语言.计算方法.北京:人民教育出版社, 198。5章熙民等编.传热学.北京:中国建筑工业出版社, 19876成桂芳.住宅的能量审计新技术.建 筑科技情报, 19 89, 1?供沛霖等编.空调负荷计算理论与方法.上海:同济大学 出版社,le87Measure mentPr ine iPlesofNatur
15、alVentilationRatean dCaleu lationo fHeat1055ChengGuifang(Basie Scienee Department)AbstraCtThe heat10, 5ea u gedbynat ur alven tilat ion15ve ryimPor ta ntf orene rg ya ud ita ndair一e onditioningdesi gnofbuil dings. Inthispaper,theme asurementPrinei plesofn at uralventi lationrate15Present edfirstly,andt h entheformulafo re ale ulatingheatf o, ,. 50der xv odrr omthemole eularkin etietheo ryofpe rf aet明5byau th or.Ke yWcrds:natur alyent
