本書通過廣泛的實測調(diào)研揭示了高大空間交通建筑中冬夏季滲透風的特征（包含33座機場航站樓和3座高鐵客站），通過深入的理論分析刻畫其影響因素和作用機理，提出從阻力和動力兩方面出發(fā)降低高大空間滲透風量的分析方法，有效應對實際工程中普遍存在的交通建筑高大空間滲透風問題。相關(guān)研究成果已應用于西安咸陽機場、青島膠東機場、成都天府機場等標志性交通建筑。本書適合高校建筑環(huán)境與能源應用工程等專業(yè)的師生及建筑設計院相關(guān)專業(yè)人員閱讀，也可供相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員及該類建筑的運行管理人員參考。
本書通過深入的理論分析刻畫了建通建筑高大空間滲透風的影響因素和作用機理，研究成果能夠有效應對實際工程中普遍存在的交通建筑高大空間滲透風問題。本書適合高校建筑環(huán)境與能源應用工程等專業(yè)的師生及建筑設計院相關(guān)專業(yè)人員閱讀，也可供相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員及該類建筑的運行管理人員參考。
機場航站樓、鐵路客站等現(xiàn)代化交通建筑是21世紀我國開展大規(guī)�；A(chǔ)設施建設的重要組成部分，對國民經(jīng)濟發(fā)展具有重大推動作用。交通建筑的室內(nèi)環(huán)境與人們出行過程中的安全、健康和舒適息息相關(guān)。同時，室內(nèi)環(huán)境營造系統(tǒng)對建筑的運行能耗有重要影響，其能耗占比普遍高達40%~80%。交通建筑室內(nèi)環(huán)境營造已成為建筑、交通交叉領(lǐng)域節(jié)能低碳發(fā)展的關(guān)鍵問題。針對這類復雜的工程問題，如何從實際出發(fā)厘清關(guān)鍵影響因素，通過理論研究揭示其作用規(guī)律，進而提出切實有效的工程應對方法？這個課題的研究具有相當?shù)木C合性和難度，兼具重要的理論價值和重大的現(xiàn)實意義。
為了能夠清晰回答上述問題，劉效辰博士抓住春夏秋冬不同季節(jié)的典型工況，多年來走遍我國各地及多個海外國家，對機場航站樓、鐵路客站這類高大空間交通建筑進行了大量細致的測試和調(diào)研，積累了豐富的第一手數(shù)據(jù)，揭示了該類建筑室內(nèi)環(huán)境和能耗的特征； 在此基礎(chǔ)上，聚焦實地測試中發(fā)現(xiàn)的最為關(guān)鍵的影響因素高大空間滲透風，利用多種科學方法開展深入的理論研究，探尋其中的基本規(guī)律和室內(nèi)環(huán)境控制原則； 在深入認識客觀現(xiàn)象和規(guī)律的基礎(chǔ)上再回歸到實際工程中，提出解決問題的方法，并通過示范項目的改造、運行和實測，證實提出的理論和方法。
在前人研究的基礎(chǔ)上，劉效辰博士的課題在如下幾個方面對交通建筑室內(nèi)環(huán)境營造有了全新的認識：
(1) 揭示了不同季節(jié)交通建筑高大空間的滲透風特征，建立了高大空間滲透風理論模型，指出垂直溫度分布是影響高大空間滲透風驅(qū)動力的關(guān)鍵因素。
(2) 提出了最小化滲透風量的室內(nèi)垂直溫度分布控制原則，揭示了高大空間空調(diào)末端對滲透風的作用機理并給出無量綱關(guān)系式，指出輻射地板在供冷和供暖工況均能滿足上述原則，可大幅降低滲透風量和空調(diào)負荷。
(3) 建立了從阻力和動力兩方面出發(fā)降低高大空間滲透風量的系統(tǒng)分析方法，為該類建筑的節(jié)能設計與運行調(diào)控提供重要支撐。
這是一部理論與實踐相結(jié)合、內(nèi)容豐富、深入淺出的專著。它可以作為建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)研究人員的學術(shù)參考讀物，也可以為我國交通建筑的節(jié)能設計和運行提供借鑒。
更重要的是，這本書正是聚焦國家大規(guī)模城鎮(zhèn)化建設中不斷涌現(xiàn)出的亟待解決的工程問題，真正做到把論文寫在祖國大地上。面對這樣的實際工程問題，建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)的學者應該從何處突破？在何處創(chuàng)新？這本書的研究內(nèi)容正是這類研究工作的一個典型案例。
中國工程院院士清華大學建筑學院教授
2022年春于清華園
劉效辰，男，清華大學水木學者博士后。2016年本科畢業(yè)于清華大學，獲工學學士學位與經(jīng)濟學學士學位；2021年博士畢業(yè)于清華大學建筑學院，獲工學博士學位；2019年至2020年日本東京大學訪問學者。主要從事大型交通建筑節(jié)能低碳關(guān)鍵技術(shù)的理論研究與工程實踐，在高大空間熱濕環(huán)境營造的理論和方法方面積累了豐富經(jīng)驗。博士期間作為骨干人員參與國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金項目等，發(fā)表SCI期刊論文14篇，中文核心期刊論文5篇等。曾獲北京市優(yōu)秀畢業(yè)生、北京市三好學生、清華大學優(yōu)秀博士論文、全國暖通空調(diào)制冷學術(shù)年會優(yōu)秀青年論文獎、國家獎學金、清華大學未來學者獎學金等榮譽獎勵。
插圖清單
附表清單
第1章概述
1.1研究背景
1.1.1交通建筑的現(xiàn)狀與發(fā)展
1.1.2交通建筑的建筑特征與能耗狀況
1.1.3交通建筑高大空間熱濕環(huán)境營造存在的問題
1.2文獻綜述
1.2.1建筑滲透風研究
1.2.2高大空間熱濕環(huán)境營造研究
1.2.3文獻研究總結(jié)
1.3研究內(nèi)容
1.3.1研究內(nèi)容及技術(shù)路線
1.3.2擬解決的關(guān)鍵問題
1.3.3本書研究框架
第2章交通建筑高大空間滲透風現(xiàn)狀及其影響
2.1本章引言
2.2交通建筑高大空間滲透風測試計算方法
2.2.1風速測量法
2.2.2示蹤氣體法
2.2.3CFD模擬法
2.2.4熱量平衡校核法
2.3交通建筑高大空間室內(nèi)環(huán)境和滲透風測試
2.3.1測試調(diào)研案例
2.3.2高大空間室內(nèi)環(huán)境測試結(jié)果
2.3.3高大空間滲透風測試結(jié)果
2.3.4高大空間滲透風的特征
2.4小結(jié)
第3章熱壓主導的高大空間滲透風分析
3.1本章引言
3.2理論模型與檢驗
3.2.1模型建立
3.2.2模型檢驗
3.2.3與文獻中模型的對比
3.3模型計算結(jié)果分析
3.3.1室內(nèi)熱分層的影響
3.3.2機械新排風量不等的影響
3.4小結(jié)
第4章熱壓與風壓共同作用的高大空間滲透風分析
4.1本章引言
4.2簡化計算方法與驗證
4.2.1室內(nèi)理論模型
4.2.2室外CFD模型
4.2.3室內(nèi)室外CFD模型
4.2.4方法驗證
4.3計算結(jié)果與分析
4.3.1不同開口位置對風壓的影響
4.3.2風壓與空調(diào)系統(tǒng)共同作用
4.3.3滲透風與自然通風的對比
4.4小結(jié)
第5章最小化滲透風量的垂直溫度分布控制原則與實現(xiàn)
5.1本章引言
5.2從熱壓驅(qū)動力出發(fā)最小化高大空間滲透風量
5.2.1滲透風影響下高大空間室內(nèi)垂直溫度分布
5.2.2垂直溫度分布控制原則探討
5.3單體高大空間內(nèi)冷熱兩股流體相互作用下的熱分層
5.3.1冬季供暖工況
5.3.2夏季供冷工況
5.4垂直溫度分布控制原則的空調(diào)末端實現(xiàn)方式
5.4.1模擬算例說明
5.4.2模擬結(jié)果分析
5.4.3空調(diào)末端與滲透風無量綱熱壓驅(qū)動力CT的關(guān)系
5.5小結(jié)
第6章高大空間與普通空間的滲透風對比分析
6.1本章引言
6.2理論模型
6.2.1高大空間
6.2.2普通空間
6.2.3關(guān)鍵輸入?yún)?shù)對比
6.3滲透風量對比
6.3.1滲透風流通通道的影響
6.3.2空調(diào)系統(tǒng)的影響
6.4滲透風造成的影響對比
6.4.1對熱負荷的影響
6.4.2對室內(nèi)CO2濃度的影響
6.5小結(jié)
第7章交通建筑高大空間冬季滲透風的應對方法
7.1本章引言
7.2冬季滲透風簡化計算方法
7.2.1簡化計算方法
7.2.2計算方法驗證
7.3降低滲透風量的系統(tǒng)分析框架
7.3.1阻力
7.3.2動力
7.4滲透風應對方法的效果評估
7.4.1降低滲透風量
7.4.2降低空調(diào)熱負荷
7.5小結(jié)
第8章總結(jié)與展望
參考文獻
附錄A交通建筑旅客流動調(diào)研及分析方法
A.1概述
A.2停留時間
A.3室內(nèi)總?cè)藬?shù)
A.4區(qū)域人員密度
附錄B交通建筑高大空間室內(nèi)環(huán)境測試方法
附錄C單體高大空間交通建筑CFD模型
附錄D交通建筑高大空間冬季滲透風簡化計算方法
D.1單體空間建筑
D.2二層樓建筑
D.2.1F1層和F2層均為室外空氣流入室內(nèi)
D.2.2F1層為室外空氣流入室內(nèi)而F2層為室內(nèi)空氣流向室外
D.3三層樓建筑
D.3.1B1、F1層和F2層均為室外空氣流入室內(nèi)
D.3.2B1層和F1層為室外空氣流入室內(nèi)而F2層為室內(nèi)空氣流向室外
D.3.3B1層為室外空氣流入室內(nèi)而F1層和F2層為室內(nèi)空氣流向室外
在學期間完成的相關(guān)學術(shù)成果
致謝
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