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1、华中科技大学硕士学位论文机械通风条件下室内污染物浓度的分布姓名：孙永耀申请学位级别：硕士专业：供热、供燃气、通风与空调工程指导教师：沈国民;谢军龙20060428I摘摘 要要 针对目前住宅室内空气质量差，污染物浓度严重超标的问题，分析了污染物的来源、组成及危害，通过对传统通风方式的比较，本文提出了一种新的通风换气系统改善室内空气品质的单管双向新风换气系统17。介绍了该系统的特点及工作原理；对该系统是否耗能方面做了简单的能量分析，指出改系统不但不额外耗能，在一定方面还具有节能的效果。利用数值模拟技术对没有机械通风和设有机械通风两种情况下，室内的污染物浓度场、速度场、温度场等进行模拟比较，指出该系
2、统在降低室内污染物浓度，提高室内空气品质方面具有较明显的优势。 本文利用 FLUENT 软件，以计算流体力学和传热学为基础，建立了散流器上送上回、没有机械通风，两种情况下的房间物理及数学模型，应用计算流体力学的理论和方法模拟住宅室内通风空调气流的湍流流动，在对物理模型和数学模型进行理论分析和假设的基础上， 运用模型与SIMPLE方法对室内气流组织进行了三维数值模拟。建立污染物浓度的控制方程，模拟瞬态条件下室内污染物浓度的变化。 根据模拟结果，分析室内的浓度场、温度场及速度场分布情况，并对两种情况下进行比较研究，指出机械通风对改善室内污染物浓度的分布具有重要的作用。通过数值模拟的结果表明：单管双
3、向新风换气系统将会在未来住宅室内得到广泛的应用，以满足人们对室内空气环境越来越高的要求。 关键词：关键词：室内空气质量 污染物浓度 CFD 新风换气机 机械通风 IIAbstract This article analyzed the source 、composing and harm of the pollutants, aiming at the problems on Inferior indoor air quality and the severe overage of pollutant concentration in dwelling home. It put forward
4、 a new system of ventilationsingle conduit bidirectional air exchange system to improve the indoor air quality. It introduced the characteristic and the principle of the system， Energy of the system is done a simple analysis of the energy that the system has not changed additional energy, energy eff
5、iciency in certain aspects of the results. And it compared the concentration field, the speed field and the temperature field with mechanical ventilation with those without mechanical ventilation, by numerical simulation. And then it pointed out that the system had the prominent advantages of decrea
6、sing the pollutants concentration in dwelling home and improving the indoor air quality. Based on computational fluid dynamics and heat transfer theory, the article set up the physical model and math model of the room, with the two conditions, one is with the given air sent in the up side and the re
7、turn air also in the up side in dispersing device and one is without mechanical ventilation, using the FLUENT software. It adopted the theory and method of computational fluid dynamics, to simulate turbulent flow of ventilation air-conditioning stream in dwelling home. After analyzing the theory and
8、 the hypothesis of physical and math models, it did three-dimensional numerical simulation, by using the -model and the SIMPLE method. Control equations of pollutant concentration have been made to simulate the changes of indoor instantaneous pollutants. According to simulation results, the concentr
9、ation of field analysis indoor, temperature distribution field and speed field, and a comparative study of two cases that mechanical ventilation to improve indoor pollutant concentrations which play an important role. The IIIresult from the numerical simulation shows that single conduit bidirectiona
10、l outdoor air exchange system will be widely used inside dwelling home in the future, to meet the persons higher and higher requirement for indoor air environment. Keyword: indoor air quality concentration of pollutants CFD outdoor air exchange device mechanical ventilation 3独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是
11、我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编
12、本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 11 绪绪 论论 1.1 课题研究的来源课题研究的来源 室内空气质量的优劣直接影响着人们的身体健康，越来越引起全社会的关注。而在所有的室内环境中，住宅是与人们生活最为密切的建筑，人们约有一半的时间是生活在住宅内。因此，住宅的 IAQ（INDOOR AIR QUALITY）与人体健康密切相关。 改革开放全面推进了城乡经济的发展，加速了我国城市化的进程，居民住宅建筑飞快增长。随着人们生活水平的不断提高，人们不仅仅满足暖气或空
13、调等设备在冬、夏季给居室带来的舒适环境，更关注室内的空气品质环境。住宅小区的大规模建造，门窗结构的工厂化生产，尺寸加工精度的提高，使住宅的缝隙减少。从节能、防噪音和环保角度出发，维护结构的高气密性、高隔热性也是住宅发展的必然趋势。因此建筑构造的缝隙愈来愈小，空气渗透也愈来愈少，即自然通风（换气）的效果会越来越不明显。时至今日，我国住宅的通风大多数仍然依赖于传统的门窗。然而，由于房屋地理位置的限制或从隐私权，防盗等方面考虑，有的住宅不能打开门窗。特别是居民区集中型住宅、公寓等多数是封闭式住宅，自然通风条件差，因此，室内空气质量较差。尤为严重的是由于住宅建成后的装修初期，使用装修材料中散发的甲醛（
14、HCHO） ，有机苯（C6H6）等有害气体，造成室内空气的严重污染，使人体产生一系列不适应反应2。所以说，住宅能有一个良好的通风换气条件是人们非常关心的问题。 1.2 研究住宅室内污染物浓度的意义研究住宅室内污染物浓度的意义 住宅产业在中国的发展速度是十分惊人的。自从 1980 年开始了住宅分配体制改革之后，个人也可以自由地在住宅市场上买卖私有住宅。不但放开了二手房市场，由房地产开发商直接提供的新商品房也急速地增加着。截止至 2000 年底，全国人均拥有住宅面积（建筑面积）已从 1980 年初的 7.2m2上升至 20.4 m2。不仅如此，中国政府还提出了要在 2010 年底达到人均拥有住宅面
15、积 25 m2的目标。 从另一方面看， 据 2000 年末2的全国人口普查，城市人口已达到 4.56 亿人，约占总人口数的 36，预计至 2010 年将达到 6.3 亿人，假设新增人口的 60有在城市中购置新住宅的要求，再加上原有城市人口（4.56 亿人）的人均住宅面积的增加，则将需要提供约 46 亿 m2的新商品房。同时，每年还有约一亿 m2的原有住房的翻新和改建，则可以预计，至 2010 年为止的十年之间，总计需要新建筑约 56 亿 m2的住宅，以平均每户面积 100 m2计算，相当于约 5600 万住户3。 目前国内大部分的住宅室内污染现状仍令人堪忧。由于科学技术的进步和人民生活水平的提
16、高，越来越多的人们开始注重居室的美观和舒适，室内装修热不断升温，豪华装修越来越普遍。各种新型建筑材料、装饰材料、日用化学品进入了居民住宅，加之空调的普及，室内通风率比以前明显下降，这就造成了住宅室内污染物的积累，室内污染源排放的污染物在室内空气污染中占的比重越来越大。自 2000 年开始，北京八仙别墅室内污染案、华德公寓“室内气味”案到现代城“室内氨气污染事件”等一系列住宅室内污染问题接踵爆发，住宅室内污染问题的广泛性、严重性和紧迫性已表现的日益突出起来4。经媒体报道的多起住宅室内空气不良而引起的官司事件，使得IAQ 引起了全社会的关注。 1.3 国内外住宅室内空气品质调查与国内外住宅室内空气品质调查与 污染研究现状污染研究现状 1.3.1 国外住宅室内污染研究现状国外住宅室内污染研究现状 历史上，人们对减少室外空气
