通风供冷墙体隔热降温性能的数值模拟

杨历全 刘泽华 蒋新波 李鹏飞 鲁婧

南华大学土木工程学院

2016 年，采暖、通风等民生能耗占建筑总能耗的40%～80%[1]。相对于普通民用建筑，工业厂房内生产过程中会向厂房工作区散发大量热量，在如此大规模的工业建筑热车间中，需要通过通风空调系统将如此之多的余（废）热排除带走，因而耗费大量的能源[2-3]。对于余热的隔离，空气夹层拥有较好的隔热效果，相比于传统墙体，在夏季采用空调制冷时，可以实现38%～60%的节能[4]。但是当设备长时间运行时，由于产生的余热不能被快速有效的带走，热量不断通过空气夹层在车间聚集，造成工人的热舒适性降低。对于余热的回收，辐射冷却系统通过毛细管内低温水与外部高温空气进行热交换后将热量带走。但由于辐射换热动态响应慢、耗时时间长，这些缺点直接影响其在工程上的推广。本文充分考虑了两者优缺点，将流通的空气夹层与辐射冷却系统结合，设计出一种通风供冷墙体，并采用Fluent 软件对通风供冷墙体的隔热降温性能进行了模拟分析。

1 通风供冷墙体物理模型及传热性能分析

1.1 物理模型

本文研究的通风供冷墙体用于高温热源的降温隔热，可根据热源的发热功率来调节墙体送风速度和供水参数，保证墙体供冷量和隔热效果。墙体物理模型几何尺寸如表1 所示。

表1 墙体物理模型几何尺寸

如图1 所示，该新型墙体主要由三部分组成：紫铜辐射板内墙，中间空气间层和聚氨酯保温外墙。通风供冷墙体传热过程主要包括以下3 个方面的换热情况：1）毛细管中水流与管壁之间的对流换热、毛细管管壁与通风气流之间对流换热、空腔两侧内壁与通风气流之间对流换热。……