地道风降温技术的数值模拟和应用

地道风降温技术的数值模拟和应用研究

摘要：地道风降温指利用地道冷却空气，而后送至地面上的建筑物，达到降温目的的一种专门技术。本文通过建立模拟地道降温过程的空气－土壤准三维传热模型，分析地道长度、埋深等参数对地道传热效果的影响。研究结果可以指导工程的设计、运行和管理。

关键字：地道风数值模拟土壤传热1引言地道风降温是近几十年来发展起来的一门新技术，指利用地道冷却空气，然后通过机械送风或诱导式通风系统送至地面上的建筑物，达到降温目的的一种专门技术。系统相当于一台空气－土壤的热交换器，利用地层对自然界的冷、热能量的储存作用来降低建筑物的空调负荷，改善室内热环境，由于系统简单、节省能量而引起人们的重视。该技术初期主要应用于影剧院、礼堂和工业产房等公共建筑物，使用已建成的地下工程如城市人防工程、防空洞提供冷风，具有工程造价低，经济效果和节能效果显著的优点。近年来，由于新建建筑多不具备从人防工程引风的条件，在无现成地道可利用的情况下，需要建造专供空气冷却用的简易地道。在设计阶段，需要准确预计地道冷却能力的算法，以确定地道的参数――尺寸、长度、埋深及间距等等，以优化系统设计。本文通过建立传热模型，模拟空气在地道内的冷却过程，分析各参数对地道冷却效果的影响，提出可行的地道风降温工程设计方法。2地道传热模型地道风系统传热过程是通过空气与地下埋管及周边土壤之间的热交换实现的，并且受到外界气象条件和系统实际运行情况的影响。本文通过研究空气通过地道时的冷却过程，采用合理的计算方法模拟土壤温度的变化特性，建立地道准三维传热模型，该模型由模拟地道降温过程的二维非稳态土壤传热模型和一维流体传热模型组成。辱由郊于匪地裂道悲长刮度酸相僻对已直胆径摊要栋大氧的炮多赖，斑传兽热序过前程龄中禽土浸壤容沿族轴赖向矿的忧传豪热六量体很找小花，瞒因启而聋在跨本造模脚型淹中径忽旨略烛沿支地握道是轴剂向迫土艺壤度传锈热菌，榆将任土姻壤头沿忧地条道齐轴奖向染分惜解斥为秩多仇个弃互抬相塌绝瞧热姻的采土捏壤驼单吐元据。孤土管壤趟中歉温榜度金场蜂为升沿艺径被向迟的重二架维锐非辛稳钉态何传问热件过像程功，党传热热融方唯程服如董式利（末1突）冒，覆α典为符土罗壤肺的冠热浊扩岸散难率刷（牌m菌2讲/弓s覆）做：校谋织涛腐(晃1毯)绝为划了彩简吊化鹅计拿算针，颈认基为宁地卫道享断艺面牲的姻流因速芳分赖布锹为烫均潜匀台分江布作，注将庄流梨动烈近席似表为烂一弓维父流流动签。再取便管每道格内抱某卖一既段垒空皆气他为糖控啦制奇体动，授根车据全控躲制拳体蛾内挥能肝量护守炉恒夜，樱得致微纳分邮方捉程记如侨式馆（游2娱）湖，何t比为筑地陆道疏内耗空柄气哈温筛度捉；扇V字为撕控统制半体扫体该积肿；假G铺为抬地奖道值内死空粉气庙流执量锹；捡h暑为疗壁久面纳对胳流殊换肚热门系正数佛，众F轧为眉控弊制广体丘内吴空悬气和与顺壁教面爷的及接粥触戴面砖积摸，张t装s秆为出壁痕面浇温日度康。送月梨座暖（晃2壳）活图低2垂四计或算跳模爱型孟网籍格递划胳分变捡斩历图售3育掏一获维赵流辛体港传盐热炸模脏型监边匠界剩条悔件诞：驴网锅格疮除动了睁上宜边宽界搬为愧地渔表斩面巷，恋其姐他茧外假边法界加均壁为营土惧壤残。太边恒界域距澡离港地尚道夫埋么管箩足驴够蛙远贡，睁埋顶管另对胃边负界施温堆度追影惕响贞可后以辞忽堆略怪，星因野而特边双界巩温柱度衰为卫该机处罢地柴层遣的演原矿始典温配度舅。蚀地茅层拢τ裕时管刻姐y已米争深讨度网的肤原咬始传温劣度亩t蓬(煮y桶,所τ晕)筑蛮可存按测式祝（串3饶）香计软算脆，渡式像中杨A译d纱为份全窃年污地危面叹温坏度照波蔬动逐振合幅耕，质Z式为仗温花度捞波齐的足波腊动米周腊期段（蒙全历年鸟8饺7芬6匀0认小渔时娃）乏：皮爱观辅真(扣3推)间地概道饶内恋空恒气无的示雷俱诺昼数县一市般烦都线在恨1拦0位4号～知1题.肃2再×痰1铁0唐5届之舟间姐，亭因屈此霉空粥气纲与慌壁水面熄之舌间仓的旅对路流剥换半热姥过脑程售属困于膏管强内苦紊毛流锋强膨迫危对中流茂换先热坟过叉程络。亩考宝虑菠了舟壁负面充粗德糙软度恶和言凝输水凯两可项以影恼响糟因寄素判。车模帐型幅在钉一涌个亚时夕间禽步振长垒内御，胸沿棕地掠道骑轴门向衫逐辅个毕计章算尾土玻壤表单铲元徒径泉向斜传距热净和笛管鸭道处内本空铅气唇－削土梨壤欠传塌热婚，云可群模俊拟临地贴道宿沿泳程亚土刮壤品温售度丹和贷空扔气耽温倍度盒的哀分陈布狱情毁况贝。够对右于区上努述爸方导程等采协用秋有邪限惯差症分铸法置求引解什，劳离魄散亡化特时淋空芒间雁上翁采浅用荡中铸间炊差哨分进格守式圆，底时阔间棉上给为狭确笛保域解刷的族收奴敛钳，勉采继用滨了亲全乳隐云差幸分悉格香式纠。号3大巷模盲拟嚷结慰果深为西评够价叨地弹道师不迎同雨设古计猪参蚕数避对敬系根统畏冷事却鹿效柄果跌的性影跑响抽，介以奸上存述吊模映型奇为宵基队础秃对制地仙道质长捕度火、么埋彩深悠、蹦风帆速址、裁间腥距笑和妇运侵行腐方范式法等恩不狸同各变凳量谣进现行灯模断拟税。昨模页型弦所贺使遍用俯的闭全并年弃实疤时短气淡象述参禾数融由明清旁华席大克学赛开趣发射的氧“堤逐折时滚气路象退生岛成悦系仗统楚M婚e未d锄p膝h食a蒜”沿生吉成贺，团地扬道穿全立年射每须天胞2船4扮小俊时法持公续俘运路行冶，包截裹面怜为呜1剪m率×若1沾m刊方墙形秆埋谢管柴，梳取逝7同月化1亩日挠～腊3福日唱作雪为狸典网型倒日沟进罢行巧模年拟搁结机果缠分炊析宾。定3巧.味1柳穗地渐道窃长侨度锈的填影殃响芬地白道毙长赛度握是坊地手道劫风汗降益温气系风统棕设势计年中激的焦重炼要倒参爷数辟，虹文枣中纯分栽别决模此拟乖了非地币道史长替度衣为余5赛0咽m钳、戏1冈0驾0组m质、执2厦0沿0锦m加和忆3松0偏0惨m解的库工赢况忆，合地捉道买中尖心毯埋浙深点为唤3纱.经5挖m膏，满地爬道看内晨风载速录保煤持优3稿m粉/蔽s狠。崭如燥图辉4慌所霉示齿，迹随坏着奴地向道抽长薯度纸的搜增栋加招，辱土枕壤博对虚通需过殊地汇道隙空多气通的兰冷沸却矩作闪用坟增钩强客，饼地聚道余平膨均队出翠风归温达度垂降类低工。芽若读采彼用弱地渣道肥风伶系充统匠作柏为不建般筑每物插的塑冷煎源参，浮室莲内疼空会调祝设准定萝温拴度忧按笨2魂6姿℃谨计件算播，均地咏道倾风丙所捏能浊提巧供本的断冷股量冈如衣图驰5昂所盈示营，撇地厚道壁越诊长青，渔系帜统谦提竟供樱冷约量漠的柱能工力振越爷稳疾定杏，避反筒之砍地锋道呼越怖短飘，新系念统洁冷狐却版能竞力烧随守着名室塌外代温平度跌变衣化观的争幅田度罪就豪越撕大刃。膝当场室酷外降温娃度登较山高液时碌，替短娃地引道印此竿时撤由恰于管出债风辞温回度歌升屈高朽的钢幅致度论较叮大翼，骄所范能捉提摔供省的公冷昏量直较古少拣，糠地类道蛙风写降紧温激系挨统恳的燥冷低却寻效盗果学较茫差强。

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