严寒地区被动房冬季PM2.5测试及数值模拟

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1、硕士学位论文严寒地区被动房冬季PM2.5测试及数值模拟FIELDTESTANDNUMERICALSIMULATIONONPM2.5INAPASSIVEBULIDINGINWINTERINSEVERECOLDREGION余志义哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU834.6+1学校代码：10213国际图书分类号：628密级：公开工学硕士学位论文严寒地区被动房冬季PM2.5测试及数值模拟硕士研究生：余志义导师：王昭俊教授申请学位：工学硕士学科：供热、供燃气、通风及空调工程所在单位：建筑学院答辩日期：2018年6月

2、授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU834.6+1U.D.C:628DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringFIELDTESTANDNUMERICALSIMULATIONONPM2.5INAPASSIVEBULIDINGINWINTERINSEVERECOLDREGIONCandidate：YuZhiyiSupervisor：Prof.WangZhaojunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringS

3、peciality：Heating,GasSupply,VentilatingandAirConditioningEngineeringAffiliation：SchoolofArchitectureDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，德国的被动式超低能耗建筑（以下简称被动房）技术在中国不断推广应用。由于被动房密闭性高，室内空气污染及有效排除备受关注。本文

4、拟采用现场测试、理论分析和数值模拟方法，分析严寒地区代表性城市——哈尔滨市某被动房冬季室内PM2.5的污染现状，探究影响污染水平的因素并提出改善措施。首先，测试了哈尔滨市某住宅小区一栋被动房的8户住宅的室内PM2.5浓度，发现各户都存在不同程度的PM2.5污染现状，且与室外存在关联。从中选择2个典型户对其室内不同房间的PM2.5水平进行连续现场测试。测试结果表明，在室内无明显颗粒源的住户中，室内PM2.5污染水平主要受室外PM2.5的影响，室内外的相关系数大于0.7；当室内人员烹饪或吸烟时，室内外PM2.5的相关性非常

5、弱，其客厅和厨房的I/O比值大于4。但相对于自然通风的普通建筑而言，被动房室内PM2.5污染水平更低且更加稳定。其次，采用集总参数法建立了被动房室内颗粒物的质量平衡模型，并从理论上分析被动房颗粒物的沉降、渗透及源强度对室内颗粒物的影响。测试数据结果表明，被动房室内PM2.5的平均沉降率为0.02h-1，平均渗透因子为0.85，平均穿透系数为0.30。其中沉降率和穿透系数均小于前人的测试结果。当被动房室内无明显颗粒源时，如果室外PM2.5重度污染，要保证室内PM2.5浓度达到标准，其新风过滤器对PM2.5的过滤效率应达到

6、70%。为探究室内颗粒源对被动房室内PM2.5的分布扩散影响，数值模拟方法选择连续相的RNGk-ɛ模型，颗粒相的拉格朗日模型+随机轨道模型，并对颗粒运动到壁面后的条件进行了合理的设置。依据网格独立性验证确定本研究的几何模型网格数为1443400。提出采用Rosin-Rammler分布来拟合香烟和油烟PM2.5的不同粒径的质量分布，完善了PM2.5的参数。最后，分析了室内的空气流场、温度场及空气龄的分布特征，着重分析了不同位置颗粒源对室内PM2.5的分布影响。结果表明，当客厅人员吸烟或厨房有烹饪油烟时，PM2.5扩散对两

7、个卧室的影响均较小，主要污染集中在客厅和厨房中，这与现场实测数据较为一致。当客厅人员吸烟时，发现随着送风温度的降低以及新风量的增加，两卧室的人员呼吸平面的PM2.5污染水平均有所降低。建议新风系统的送风温度取18℃，新风量为100m3/h。关键词：被动房；PM2.5测试；集总参数模型；送风参数数值模拟；冬季-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInrecentyears,passiveultra-lowenergybuildingsinGermanyhavebeenwidelyappliedinChina

8、.Duetothehighclosenessofpassivehouse,indoorairpollutionandeffectiveexclusionhavebeenattractedmuchattention.Thisstudywillusethreemethodsoffieldtest,theoreticalanalysis