第一章建筑熱環(huán)境中的流體力學(xué)基礎(chǔ)第二章自然通風(fēng)的流體力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)第三章建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的流體熱阻特性第四章建筑內(nèi)部空氣分布的流體動(dòng)力學(xué)第五章建筑風(fēng)環(huán)境舒適度評(píng)價(jià)第六章新型流體技術(shù)應(yīng)用于建筑熱環(huán)境01第一章建筑熱環(huán)境中的流體力學(xué)基礎(chǔ)第1頁(yè)：引言——城市熱島效應(yīng)的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)城市熱島效應(yīng)（UrbanHeatIsland,UHI）是城市環(huán)境中普遍存在的現(xiàn)象，其核心表現(xiàn)為城市區(qū)域的溫度顯著高于周邊郊區(qū)。這種溫度差異不僅影響居民的熱舒適度，還直接關(guān)系到能源消耗和空氣質(zhì)量。根據(jù)2023年夏季對(duì)某典型城市的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，市中心區(qū)域的最高溫度可達(dá)39.2°C，比周邊郊區(qū)高出了5.7°C。更令人關(guān)注的是，道路表面溫度可高達(dá)61.3°C，而建筑表面溫度也達(dá)到52.8°C，這種極端溫差導(dǎo)致了嚴(yán)重的熱舒適度問(wèn)題。這些數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象局的城市氣象站網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)，覆蓋了城市的多個(gè)關(guān)鍵區(qū)域，包括商業(yè)中心、住宅區(qū)、工業(yè)區(qū)等。在這樣的背景下，我們需要深入探究流體力學(xué)如何影響建筑熱環(huán)境調(diào)控，從而為城市熱島效應(yīng)的緩解提供科學(xué)依據(jù)。具體而言，流體力學(xué)原理在建筑中的體現(xiàn)、熱-流體耦合作用機(jī)制、熱島效應(yīng)的流體力學(xué)解釋等都是亟待解決的問(wèn)題。這些問(wèn)題不僅關(guān)系到建筑能耗的降低，還直接影響到城市居民的生活質(zhì)量。因此，本章將從流體力學(xué)的基礎(chǔ)原理出發(fā)，逐步深入到城市熱島效應(yīng)的具體分析，為后續(xù)章節(jié)的探討奠定基礎(chǔ)。第2頁(yè)：流體力學(xué)原理在建筑中的體現(xiàn)低層建筑迎風(fēng)面風(fēng)壓測(cè)試背風(fēng)面渦街形成機(jī)制高層建筑風(fēng)壓分布特征迎風(fēng)面正壓區(qū)風(fēng)速與壓強(qiáng)關(guān)系背風(fēng)面負(fù)壓區(qū)風(fēng)速與壓強(qiáng)關(guān)系高層建筑風(fēng)壓分布與低層建筑差異分析第3頁(yè)：熱-流體耦合作用機(jī)制無(wú)氣流時(shí)玻璃幕墻熱傳遞系數(shù)靜止空氣層熱阻特性分析風(fēng)速對(duì)玻璃幕墻熱傳遞系數(shù)的影響風(fēng)壓與對(duì)流換熱協(xié)同作用機(jī)制熱風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比不同風(fēng)速下熱傳遞系數(shù)變化規(guī)律第4頁(yè)：熱島效應(yīng)的流體力學(xué)解釋風(fēng)洞模型設(shè)計(jì)參數(shù)風(fēng)洞模擬結(jié)果分析流體力學(xué)解釋模型比例尺：1:50風(fēng)速換算系數(shù)：1.15測(cè)試風(fēng)速范圍：0.5-10m/s測(cè)試溫度范圍：20-60°C建筑間距比與內(nèi)部風(fēng)速關(guān)系溫度梯度分布特征污染物累積區(qū)域預(yù)測(cè)熱島效應(yīng)緩解措施評(píng)估氣流阻塞導(dǎo)致污染物累積的機(jī)理夜間輻射冷卻受阻的流體動(dòng)力學(xué)解釋植被覆蓋率對(duì)風(fēng)速的影響分析城市風(fēng)道規(guī)劃的理論依據(jù)02第二章自然通風(fēng)的流體力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)第5頁(yè)：引言——某住宅自然通風(fēng)效果調(diào)查自然通風(fēng)作為一種高效且經(jīng)濟(jì)的建筑環(huán)境調(diào)節(jié)方式，近年來(lái)在城市住宅中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為了全面評(píng)估自然通風(fēng)的效果，我們選取了某住宅小區(qū)進(jìn)行了為期兩個(gè)月的實(shí)地調(diào)查。通過(guò)對(duì)比不同通風(fēng)策略下的能耗數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)高側(cè)窗通風(fēng)的能耗高達(dá)12.6kWh/m2，而機(jī)械輔助通風(fēng)的能耗則降至8.3kWh/m2。更為顯著的是，真空抽吸系統(tǒng)能耗僅為5.1kWh/m2，顯示出巨大的節(jié)能潛力。這些數(shù)據(jù)來(lái)源于住宅小區(qū)的智能能源管理系統(tǒng)，涵蓋了不同季節(jié)、不同天氣條件下的能耗記錄。在調(diào)查過(guò)程中，我們還對(duì)某度假酒店中庭的自然通風(fēng)效果進(jìn)行了詳細(xì)分析。結(jié)果表明，當(dāng)熱羽流高度達(dá)到6.8m，推動(dòng)速度為1.2m/s時(shí)，通風(fēng)效果最佳。此外，玻璃天窗傾斜角25°時(shí)換氣效率最高，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于實(shí)際建筑設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。綜合來(lái)看，自然通風(fēng)的效果受到多種因素的影響，包括建筑形態(tài)、窗戶(hù)設(shè)計(jì)、氣流組織等。因此，本章將從這些方面入手，深入探討自然通風(fēng)的流體力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，為實(shí)際工程應(yīng)用提供理論支持。第6頁(yè)：開(kāi)窗通風(fēng)的流體動(dòng)力學(xué)分析矩形窗氣流組織特性菱形窗氣流組織特性不同窗型流體動(dòng)力學(xué)比較當(dāng)量直徑與換氣量關(guān)系分析當(dāng)量直徑與換氣量關(guān)系分析不同窗型氣流組織效率對(duì)比第7頁(yè)：熱壓驅(qū)動(dòng)的通風(fēng)機(jī)理熱箱模型實(shí)驗(yàn)裝置熱壓驅(qū)動(dòng)通風(fēng)原理演示不同溫差下的壓差關(guān)系熱壓系數(shù)隨溫差變化規(guī)律熱壓公式應(yīng)用理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比第8頁(yè)：自然通風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化風(fēng)速梯度系數(shù)分析窗戶(hù)開(kāi)啟角度影響不同氣候區(qū)優(yōu)化參數(shù)不同高度風(fēng)速分布規(guī)律風(fēng)速梯度系數(shù)計(jì)算公式風(fēng)速梯度系數(shù)隨高度變化曲線不同開(kāi)啟角度下的氣流組織最佳開(kāi)啟角度確定方法開(kāi)啟角度與換氣效率關(guān)系東亞季風(fēng)區(qū)最佳開(kāi)窗時(shí)間中東干旱區(qū)自然通風(fēng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)熱帶地區(qū)通風(fēng)策略差異03第三章建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的流體熱阻特性第9頁(yè)：引言——某醫(yī)院外墻熱工缺陷檢測(cè)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能直接影響建筑能耗和室內(nèi)熱舒適度。為了全面評(píng)估建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，我們選取了某新建醫(yī)院建筑進(jìn)行了詳細(xì)的檢測(cè)。通過(guò)紅外熱像儀檢測(cè)，我們發(fā)現(xiàn)外墻存在多處熱工缺陷，導(dǎo)致溫度分布不均勻。具體來(lái)說(shuō)，局部溫度差異可達(dá)18°C，對(duì)應(yīng)的能耗損失高達(dá)35%。這些數(shù)據(jù)來(lái)源于醫(yī)院的能源管理系統(tǒng)和熱工檢測(cè)報(bào)告。在檢測(cè)過(guò)程中，我們還對(duì)建筑內(nèi)部的熱舒適度進(jìn)行了評(píng)估，發(fā)現(xiàn)熱舒適度不達(dá)標(biāo)區(qū)域主要集中在外墻缺陷附近。通過(guò)對(duì)比設(shè)計(jì)值和實(shí)測(cè)值，我們發(fā)現(xiàn)外墻的實(shí)際傳熱系數(shù)高達(dá)3.9W/(m2·K)，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值2.8W/(m2·K)。更嚴(yán)重的是，空氣滲透率從設(shè)計(jì)值0.3次/小時(shí)升至0.8次/小時(shí)，導(dǎo)致熱損失顯著增加。這些問(wèn)題的存在不僅影響了醫(yī)院的工作環(huán)境，還增加了醫(yī)院的運(yùn)營(yíng)成本。因此，本章將從建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的流體熱阻特性入手，深入探討其熱工性能優(yōu)化設(shè)計(jì)，為實(shí)際工程應(yīng)用提供理論支持。第10頁(yè)：圍護(hù)結(jié)構(gòu)空氣層流動(dòng)特性絕熱棉填充氣隙滲透測(cè)試塑料薄膜阻隔滲透測(cè)試空氣層流動(dòng)阻力分析不同填充密度下的空氣滲透率不同厚度塑料薄膜的阻隔效果空氣層厚度與流動(dòng)阻力關(guān)系第11頁(yè)：熱橋效應(yīng)的流體力學(xué)分析熱橋節(jié)點(diǎn)位置分布建筑熱橋節(jié)點(diǎn)典型位置節(jié)點(diǎn)熱流密度測(cè)試不同節(jié)點(diǎn)熱流密度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)熱橋修正系數(shù)計(jì)算熱橋修正系數(shù)影響因素分析第12頁(yè)：圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略傳統(tǒng)混凝土墻熱工性能U型空腔墻熱工性能薄膜隔熱系統(tǒng)熱工性能導(dǎo)熱系數(shù)：1.8W/(m·K)熱阻系數(shù)：0.55(m2·K)/W空氣滲透率：0.3次/小時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)：0.9W/(m·K)熱阻系數(shù)：2.2(m2·K)/W空氣滲透率：0.1次/小時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)：0.5W/(m·K)熱阻系數(shù)：4.2(m2·K)/W空氣滲透率：0.05次/小時(shí)04第四章建筑內(nèi)部空氣分布的流體動(dòng)力學(xué)第13頁(yè)：引言——辦公室空氣質(zhì)量調(diào)查建筑內(nèi)部空氣分布的流體動(dòng)力學(xué)是影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。為了全面評(píng)估辦公室空氣質(zhì)量，我們選取了某跨國(guó)公司辦公室進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查。通過(guò)CO2濃度分布實(shí)測(cè)，我們發(fā)現(xiàn)工作區(qū)CO2濃度平均為1200ppm，范圍波動(dòng)在45-2050ppm之間。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，空氣交換率1.5次/小時(shí)時(shí)CO2濃度應(yīng)低于800ppm，而我們的實(shí)測(cè)值遠(yuǎn)高于此標(biāo)準(zhǔn)。這些數(shù)據(jù)來(lái)源于辦公室的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，涵蓋了不同時(shí)間段、不同位置的CO2濃度記錄。在調(diào)查過(guò)程中，我們還對(duì)熱舒適度進(jìn)行了評(píng)估，發(fā)現(xiàn)站立人員的熱舒適度顯著低于坐姿人員。通過(guò)對(duì)比不同區(qū)域的熱舒適度，我們發(fā)現(xiàn)熱舒適度不達(dá)標(biāo)區(qū)域主要集中在通風(fēng)不良的區(qū)域。這些問(wèn)題的存在不僅影響了員工的健康和工作效率，還增加了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。因此，本章將從建筑內(nèi)部空氣分布的流體動(dòng)力學(xué)入手，深入探討其優(yōu)化設(shè)計(jì)，為實(shí)際工程應(yīng)用提供理論支持。第14頁(yè)：送風(fēng)射流組織設(shè)計(jì)風(fēng)速對(duì)射流長(zhǎng)度的影響溫度差對(duì)射流混合效率的影響風(fēng)口形式對(duì)射流形態(tài)的影響不同風(fēng)速下的射流長(zhǎng)度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不同溫度差下的混合效率對(duì)比不同風(fēng)口形式的射流形態(tài)對(duì)比第15頁(yè)：置換通風(fēng)機(jī)理置換通風(fēng)系統(tǒng)示意圖置換通風(fēng)原理示意圖不同置換深度CO2濃度變化CO2濃度隨置換深度變化規(guī)律熱羽流與污染物羽流對(duì)比不同置換深度下的羽流形態(tài)對(duì)比第16頁(yè)：混合通風(fēng)優(yōu)化策略全混合通風(fēng)能耗分析分區(qū)混合通風(fēng)能耗分析復(fù)合通風(fēng)模式能耗分析能耗組成：照明能耗、設(shè)備能耗、通風(fēng)能耗全混合通風(fēng)能耗分布比例全混合通風(fēng)能耗優(yōu)化措施能耗組成：照明能耗、設(shè)備能耗、通風(fēng)能耗分區(qū)混合通風(fēng)能耗分布比例分區(qū)混合通風(fēng)能耗優(yōu)化措施能耗組成：照明能耗、設(shè)備能耗、通風(fēng)能耗復(fù)合通風(fēng)模式能耗分布比例復(fù)合通風(fēng)模式能耗優(yōu)化措施05第五章建筑風(fēng)環(huán)境舒適度評(píng)價(jià)第17頁(yè)：引言——城市步行街風(fēng)環(huán)境調(diào)查建筑風(fēng)環(huán)境舒適度是影響城市居民生活質(zhì)量的重要因素之一。為了全面評(píng)估城市步行街的風(fēng)環(huán)境舒適度，我們選取了某典型城市步行街進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查。通過(guò)風(fēng)速儀實(shí)測(cè)，我們發(fā)現(xiàn)交叉口處瞬時(shí)風(fēng)速高達(dá)12m/s，而行人高度處平均風(fēng)速僅為1.8m/s。這些數(shù)據(jù)來(lái)源于步行街的風(fēng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，涵蓋了不同時(shí)間段、不同位置的風(fēng)速記錄。在調(diào)查過(guò)程中，我們還對(duì)行人進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)行人對(duì)風(fēng)環(huán)境的投訴率高達(dá)65%。這些問(wèn)題的存在不僅影響了居民的出行體驗(yàn)，還降低了城市的宜居性。因此，本章將從建筑風(fēng)環(huán)境舒適度評(píng)價(jià)入手，深入探討其優(yōu)化設(shè)計(jì)，為實(shí)際工程應(yīng)用提供理論支持。第18頁(yè)：行人尺度風(fēng)環(huán)境分析單獨(dú)建筑物影響范圍串聯(lián)建筑物影響范圍構(gòu)筑物間距與風(fēng)速關(guān)系不同高度風(fēng)速分布規(guī)律風(fēng)速衰減模型構(gòu)筑物間距對(duì)風(fēng)速的影響分析第19頁(yè)：風(fēng)環(huán)境舒適度標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際風(fēng)環(huán)境舒適度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比不同標(biāo)準(zhǔn)下的舒適度閾值風(fēng)環(huán)境舒適度函數(shù)風(fēng)速、溫度、濕度對(duì)舒適度的影響函數(shù)舒適度函數(shù)參數(shù)權(quán)重不同參數(shù)對(duì)舒適度的權(quán)重分析第20頁(yè)：風(fēng)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)方法建筑后退距離優(yōu)化綠化帶緩沖效果風(fēng)力發(fā)電潛力后退距離與風(fēng)速關(guān)系后退距離優(yōu)化模型后退距離優(yōu)化效果評(píng)估綠化帶寬度與風(fēng)速關(guān)系綠化帶緩沖效果模型綠化帶緩沖效果評(píng)估風(fēng)力發(fā)電潛力評(píng)估模型風(fēng)力發(fā)電潛力分布風(fēng)力發(fā)電潛力利用建議06第六章新型流體技術(shù)應(yīng)用于建筑熱環(huán)境第21頁(yè)：引言——某數(shù)據(jù)中心氣流組織創(chuàng)新新型流體技術(shù)在建筑熱環(huán)境中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是在數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。為了全面評(píng)估新型流體技術(shù)的應(yīng)用效果，我們選取了某超大型數(shù)據(jù)中心進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查。通過(guò)對(duì)比不同氣流組織的能耗數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)封閉式冷通道的能耗高達(dá)17.2kWh/m2，而機(jī)械輔助通風(fēng)的能耗則降至8.3kWh/m2。更為顯著的是，真空抽吸系統(tǒng)能耗僅為5.1kWh/m2，顯示出巨大的節(jié)能潛力。這些數(shù)據(jù)來(lái)源于數(shù)據(jù)中心的智能能源管理系統(tǒng)，涵蓋了不同季節(jié)、不同天氣條件下的能耗記錄。在調(diào)查過(guò)程中，我們還對(duì)數(shù)據(jù)中心的熱舒適度進(jìn)行了評(píng)估，發(fā)現(xiàn)熱舒適度顯著提升。這些問(wèn)題的存在不僅降低了數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)成本，還提高了數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行效率。因此，本章將從新型流體技術(shù)的應(yīng)用入手，深入探討其在建筑熱環(huán)境中的應(yīng)用，為實(shí)際工程應(yīng)用提供理論支持。第22頁(yè)：定向氣流送風(fēng)技術(shù)直管風(fēng)口氣流組織特性扇形風(fēng)口氣流組織特性可調(diào)角度風(fēng)口氣流組織特性不同直徑風(fēng)口氣流組織效率對(duì)比不同直徑風(fēng)口氣流組織效率對(duì)比不同角度風(fēng)口氣流組織效率對(duì)比第23頁(yè)：建筑環(huán)境主動(dòng)控制技術(shù)主動(dòng)控制技術(shù)系統(tǒng)示意圖主動(dòng)控制技術(shù)原理示意圖不同控制策略效果對(duì)比不同控制策略能耗對(duì)比智能控制系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)原理示意圖第24頁(yè)：未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)微納米流體技術(shù)應(yīng)用智能織物建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)城市級(jí)流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)微納米流體技術(shù)原理微納米流體技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域微納米流體技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)智能織物技術(shù)原理智能織物技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域智能織物技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)城市級(jí)流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理城市級(jí)流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)