我很幸运-滨州市人事考试信息网

维普资讯 http:
１８９１年　第２期　
甘肃科学学报　
ｖ　． ３　ＮＯ．２　ｌ９９ｌ　
（总第７期）　
￣ｏｕｍａｌ　０Ｆ　Ｇａｎｓｕ　ＳｃＯｎｃｅ　
（Ｓｕｍ　ＮＯ．７）　
阳光间和房间之间的自然　
对流换热计算方法　
王德 芳　
（甘肃省科学院自然能搦ｆ研究所．兰州．７３０ＤＯＤ）　
摘要　
本文对附加阳 光闻型太阳房中阳光问和房间之间通过公用墙门洞的自然对　
流换热问题进行了实验研究，提出了计算公 式和计算参数，方法简便可行，可　
在同类太阳房中使用。　
本文对苏联ｒ．Ａ．Ｍａｋｃ｝Ｘ ＭＯＢ提出的靠一个开口（门洞）进行房间换气的计　
算公式“　的适用场合作了研究，并结合附加阳光 闾型太阳房的实际对该式作ｊ　
改进。　
一
、
引言　
阳光间和房间之 间通过公用墙门洞的自然对流换热问题牵涉的因素十分复杂＋与二　
个不同房间的不稳定非均匀温度场和 气流速度场及其相互作用有关，是附加阳光间型太　
阳房热特性模拟计算中的主要难点，目前尚未见到准 确、通用的理论计算公式ｃ　－　。近年　
来美国Ｒ，Ａｎｄｅｒｓｏｎ。　及Ａ．Ｔ．Ｋｉｒｋｐｔｒ ｉｃｋ“　等人提出了论文，对上述问题进行了实验研究．　
取得了进展，但其研究成果还未能达到广泛 实用的阶段。本文结合我国太阳房的实际．对　
此作了实验研究，文中提出的算式和推荐的参数，使用比 较简便，可用于同类太阳房的　
热平衡计算。　
二、算法　
时刻，由阳光间经过公用墙 上的开启门洞流入房间的对流热为　
Ｑ一（ｔ）＝Ｇ　（ｔ）．Ｃ。．（　（ｔ））－ｔ　（ｔ））　ｗ 　（Ｉ）　
式中　Ｇ　（　）——Ｔ时刻（满足条件　（ｔ）＞ｔ，（ｔ）时），　
由阳光间经 公用墙上的开启门洞以对流方式进入房间的空气重量（等于由房间以对　
流方式流入阳光间的空气重量） ，ｋｇ加；　
Ｃ，——空气定压比热，Ｗｈ／ｋ￣・℃，在常温下其值等于０．２８Ｗｈ／ｋｇ・Ｃ：　
（ｔ）——　时刻，由阳光间流入房间的空气（平均）温度，Ｃ；　
（ｔ）——　时刻，由房间 流入阳光间的空气（平均）温度．Ｃ。　
当阳光问和房间气温不同，并且只通过公用墙上的一个开口（１ ７洞）相互换气时，参照　
苏联ｒ—Ａ—Ｍａｋｃ￣ｔＭｏＢ关于靠一个开口（门洞）．在开口两侧空气 温差作用下进行房间自然　
收稿日期・】ｇ鲫一Ｉ＿一Ｏａ　

维普资讯 http:
甘肃科学学报　１９９１年　筹２期　
换气的计算公式　以写出　
Ｇ一（ 　）　亏　ｚｓ　
式中　——门洞流量系数，约等于０．６０　
ｂ——门洞宽度，ｍ｛　
ｎ　，２・３６。。ｋｓ　ｈ　（２）　
ｈ——ｆ￣ｉｒ，Ｉ高度，ｍ；　
ｇ——重力加速度 ，ｍ／ｓ。｛　
（　）——ｔ时刻，房间空气密度，ｋｇ／ｍ　
Ｙ－（ｔ）——ｔ时刻，阳光间 空气密度，ｋｇ／ｍ。。　
根据理论计算和实测验证，在阳光间和房间内通常所能遇到的空气温差条件下 ，由于　
（Ｔ）和Ｙ｜（Ｔ）相差不大，通过门洞的气流中和界约在ｈ／２处。用√Ｙ．（Ｔ）（ｈ／ｍ ）　代替式（２）　
由此可将式　
中的√Ｙｒ（ｔ）・Ｙ－（ｔ）／（ＹＴ（Ｔ）　＋Ｙ．（　 ）ｍ）　・ｈａ／Ｚ引起的计算误差不太于１・５　Ａｏ。　
（２）简化成：　
Ｇ　（　）：　 ｂ　—　（　）　・３６００　ｋｓ／ｈ　（３）　
式中Ｙ　（ｔ）——Ｔ时刻，房问和阳光问空气密度 的平均值，等于（Ｙｒ（ｔ）＋Ｙ－（Ｔ））／２，ｋ．ｇ／　
ｍ３
。　
可以证明式（ ２）是在单纯由于孔洞两侧的空气温差作用ｔ以及孔洞两侧是两个空气温　
度不同的均匀温度场等假设条 件下推导出来的．即假设在　时刻，在满足开门进行门洞两　
侧空气对流的温度条件　（ｔ）＞ｋ（Ｔ） 时，阳光间空气温度场　—ｈ（　，Ｙ，ｚ，ｔ）和房间空气温度　
场ｋ＝‘（ｘ，Ｙ，ｚ，　）均分别 满足条件：　
苎：　：　：０　
ａ）（却　
及　
ａｔｒ　ａｔｒ　ａｔｒ　< br>磊　磊　”・　
此时式（２）中　
√Ｙ．（ｔ）／（ＹＩ（Ｔ）　＋ＹＴ（　）“　）　 ｈａ／Ｚ＝ｈ　
即　
［１Ｙ．（Ｔ）‘邝／ＹＴ（　）　＋Ｙ．（ｔ）　／　］ｈ—ｈ¨　（ｄ ）　
式中　
以及　
ｈ　——门洞气流中和界以上的高度，ｍ；　
√　（　）／ （　（ｔ）　＋Ｙ，（Ｔ）　）。ｈ　＝ｈｉｆ　
即　
，　
［ＹＴ（　）Ⅲ／（ＹＴ（ 　）　ｎ＋Ｙ．（Ｔ）　）］ｈ＝　Ｉ　）　
式中　——门洞气流中和界以下的高度ｔｍ。　
但 是，在附加阳光间型太阳房的实际使用条件下ｔ在满足　（　）＞ｋ（　）条件时的开门期　
间，存在于 开启门洞两侧的通常是两个非等温空气温度场。根据在甘肃省榆中太阳能试验　

维普资讯 http:
王薯芳ｔ甫光闻和房问之Ｉ可的自然对瘴换搏计算方法　
基地招待所１，２号附加 阳光间（或称温室）型太阳房（见Ｃ６３）的多次实测情况来看，当式　
（１）或式（２）中与空气密度 　（　）、Ｙ．（ｔ）有关的空气温度的取值位置靠近开启门洞时，该式　
的计算结果和实测数据吻合较 好。实测情况表明，当开启门洞二便Ｉ的室内空气温度不等　
时，门洞附近的空气温度并不等于同侧室内 空气温度（后者通常以房间地面几何中心以上　
１．５米垂高处的测点温度作代表），靠近开启门洞二侧 的空气密度差通常小于阳光间和房　
间的空气密度差。当二者的差值越太时，用式（２）或式（３）计算 出的空气流量Ｇ　（ｔ）和实测　
数据的偏离也随着增大，往往超出工程计算的允许误差。　
作 为示倒，图１表示该招待所一号太阳房通过公用墙中和界上部气流的质心并与门　
洞平面垂直的直线上的 温度分布实测值（１９８３年３月６日，１　４点３０分测定）Ｉ图２为当时　
在该太阳房门洞平面上的 风速分布实测图。　
胃先一气■Ｉ．－１４．２℃　
膏一‘幔　‘－１４．ｉ℃　空气Ｈ　囤１　精中招待所旧１号太阳房门洞　囤２精中招待所　‘　１号阳光闻型太　
中和界上部气流质心 发上的气温分布实洲　
值（１９８３．３．６，１　４　ｌ　３０）　
阳房套用墙门洞平面上的 风速分布实洲圉　
（１９８３．３．６－１　４：３０）　
以图２所示的那组实测风速值为例， 将该组值和其相应的空气密度值算出的阳光间　
和房间之间通过门洞的换气量为７５０ｋＳ／ｈ。如用当 时阳光间室内空气温度的采样值　
２４．２℃及房间室内空气温度采样值１　４．２℃，当地大气压力为 ８１．３２ｋｐ，，对应的阳光间和　
房间的空气密度依次为０．９５６及０．９８９ｋｇ／ｍ　，当取 ｕ＝０．６时，用式（２）算出的换气量为　
ｃ　吾曲√　
＝百２×ｏ
ｅ×ｏ．ｓ．
√墨　．－　
ｎ　堋ｏｏ　
号　３　×２．ｏｚ　Ｘ　３６００　
＝９ ２７．瓢ｇ／ｈ　
用简化式（３）算出的换气量为　
Ｇ　（Ｔ）２＝鲁岫、，２ｇＹ＿（Ｔ）（ 　（Ｔ）一　（Ｔ））（芸）・３６００　

维普资讯 http:
甘肃科学学 报　埔９１年　第２期　
一ｉ２×０
．
６ＸＯ．８　
２×９．８１×０．９７ ２５（０．９８９—０．９５６）×１．０１３／　×３６００　
—
９２７．９ｋｇ／ｈ　由上可见，用式（２）算出的Ｇ　（　）　值和用简化计算式（３）算出的Ｇ－（　）　值非　
常吻 合，其误差可以忽略。但实测（换算）值和式（２）或式（３）的计算值之间的相对　
误差为（９２７． ８－７５０）／７５０—２２．６　Ａｏ，在其它多次测试中也出现类似情况。　
鉴于以上情况，结合对 实测数据的分析验证，在上述算式的基础上提出以下经简化　
的修正算式，井为使用方便将Ｇ　（　）和 　（　）及　（　）之间的函数关系表示成Ｇ　ＣＳｌ－　
（　）和门洞两侧空气温度０（ｔ）及‘（　 ）之间的函数关系：　
Ｇ＿（　）＝３７５３‘而　ｕｂ（号）　√“（　）一‘（Ｔ））　（　）　ｋ Ｂ／ｈ　（６）　
戈中Ｐ——当地大气压力，千帕（ｋｐ－）；　
ｑ——由于室内气温分布不均 匀引出的计算温差修正系数，无因次数Ｉ　
＿一（　）——　时刻，阳光间和房间的平均空气绝对温度・ ｋ，　
（　）一２７３＋　（ｋ（　）＋ｃ－（　，ｋ。　
值可根据建筑进深及温度分布的不均 匀情况取值。建筑进深较大・空气温度分布不　
均匀程度较严重的取较小值，反之取较大值。根据我们的 试验情况。在阳光间型太阳房　
打开公用墙上门户以便由阳光间向房间进行对流供热的大部分时间里・此 值约在０－５～　
０．８之间。　
三、验证及讨论　
将上例中的有关值：ｐ一８１．４ ３　，　一０．６，ｈ一２．０２ｍ，ｋ（　）一２４．２℃，‘（　）一１４．２℃及　
－Ｉ（　）一 ２９２．２℃代入式（６）可得　
Ｇ　（　）＝２９３．８√（ｋ（　）一‘（　））　—２９３．８√ １０　ｋｇ／ｈ　（７）　
在不对计算温度作修正时，即直接用传统的室温采样值时・取　＝１，此时　
Ｇ—ｃｓｒ　）一９２．９１　ｋｇ／ｈ　
此值和用式（２）或式（３）计算所得的结果非常接 近，两者的相对偏差不到１・５　，说明　
当取　一１时，式（７）和式（２）及式（３）可以等价使用 。但此时的计算结果和实测值之间的误　
差仍然存在。　
当取式（７）中的　值等于０．６５时 ，　
：
２９３．８２　：２９３．８２瓜　
一
７４９．１　ｋｇ／ｈ　
此值和实测值非常接近。特别值得注意的是，此时经　修正后的计算温差　（ｋ　
（　）一‘（　）） ＝６．５℃和靠近门洞两侧各０．５米处的实测温度的差值：２４．２—１７・
８—６・４℃　
．
（详见图２）十分接近。在其它多次测试中也都出现类似情况，说明前面提出的有关论点　
是 正确的，井具有一定的通用性。　
式（７）中参数　的推荐取值范围是在上述试验房的具体试验条件下得 出的，可供同　
类太阳房使用。　

维普资讯 http:
壬０芳；阳 光问和房问之问的自然对栽接热计算方法　
本文引用的太阳房的建筑概况，它的详细的建筑热工特征，试 验过程中的室外气象　
条件，以及整个太阳房的热平衡情况详见参考文献（６］。　
本文曾得到 清华大学热能系赵荣义教授在研究思路上提供宝贵意见，并与罗棣庵教授进行过有益　
的讨论．在测试工 作中得到原在甘肃省科学院能源研究所太阳能建筑采暖研究室工作的王玉荣同志的　
大力协助．在此探致 谢忱．　
参
［１］　
考文　献　
ＦＯＣ）＇￣Ｉ［：ＣＴＢｅＨＨＩ３ｅ“ａ Ⅱ　ｂｃｍ。ＨＯ　ｃｑ＇ｐｏｕＴｅｔｔｂｃ．ｒＢｙ　
ｒ．Ａ．№ｋｃＨＨＤ日－Ｏ＇ｒ￣ｅＨＲｅ 　Ｈ　ＢｅＨｔ兀删且　
Ｈ　ａｌｐｘｖｒｒｅＫｙｐｅ，Ｍｏｃｋｓａ－－１９５５－２７３—２７｛ 　
［２］　李元哲等，被动式暖房的研究及其进晨，太阳能学报，１９８５年７月．　
［３］ｍ 　Ａｎｄｅｒｓｏｎ．ＮａｒｕｒａｌＣｏｎｖｅｃｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｓ。ＩａｒＢｕｉｌｄ ｉｎｇＡｐｐｌｉｃａＵｏｎ，Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｓｏｌａｒ　Ｊｏｕｒ．　
ｈａｌ，３（１），３３— —７６（１９８６）　
［４］　Ａ．Ｔ．砌ｆｋ　Ⅱｊｃｋ，］ｎｔｅｒｚｏｒ￣Ｍｉｘｅｃｔ　Ｃｏｒ ｔｖｅｃＵｏｒｔ　Ｈｅａｔ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｉｎ　Ｐａ　ｖｅ　ｏｌＳａｒ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ．Ｓｏｌ ａｒ　
Ｅｎｇｌｎｅｅｔｌｎｓ－－１９８７　
［５］　陆耀庚主编．供暖通风设计手册－中国 建筑工业出敝社，１９８７年１２月　
［６］　王德芳－寰士孔－陈建安，王玉荣，榆中太阳能基地招待 所（直接受益型和附加温室　
藿！）被动式太阳能采暖试验房热工试验研究报告，甘肃省科学院自然能源 研究所．１９８４　
年５月．　
ＣＡＬＣＵＬＡＴＩＮＧ　ＭＥＴＨＯＤ　ＦＯＲ　ＮＡＴＵＲ ＡＬ　
ＣＯＮＶＥＣＴＩＯＮ　ＨＥＡＴ　ＴＲＡＮＳＦＥＲ　ＢＥＴＷＥＥＮ　
ＳＵＮＳＰＡ ＣＥ　ＡＮＤ　ＡＤＪＯＩＮＩＮＧ　ＲＯＯＭ　
ＷａｎｇＤｅｆｔｍｇ　
（Ｎａｔ￣Ｅｎｅｒ ｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ］ｆｉｓｔｉｔｕ￣，Ｇａｎｓｕ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎ ｚｈｏｕ，７３００００，Ｃｈｉｎａ）　
ＡＢｓＴＲＡＣＴ　
Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ． ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｆｏｒｍｕｌａｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓ　ｆｏｒ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎａｔｕｒａｌ　
ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ　ｈｅａｔ　 ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｕｎｓｐａｃｅ　ａｎｄ　ａｄｊｏｉｎｉｎｇ　ｒｏｏｍ　ｔｈｒｏｕ ｇｈ　ａｎ　ｏｐｅｎｉｎｇ　ｉｎ　ａ　ｃｏｍｍｏｎ　
ｗａｌｌ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｏ ｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｅａｓｉｌｙ　ｂｅ 　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｏｏｍ　
ｈｅａｔ　ｂａｌａｎｃｅ　ｆｏｒ 　ｔｈｅ　ｓｕｎｓｐａｃｅ　ｓｏｌａｒ　ｈｏｕｓｅ　ｄｅｓｉｇｎ．　
Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍ ａｋｃ￣ａ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍ ｕｌａ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｂｙ　Ｆ．Ａ　
ＭａＫＣｔＪＭＯＢ　ｔｏ　ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈ ｅ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｏｆ　ａｉｒ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｉｎ　ａ　ｒｏｏｍ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎ　ｏｐ ｅｎｉｎｇ．ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　
ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｕｌａ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ 　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌｉｔｆｃ＋ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｓｕｎｓｐａｃｅ　ｓｏｌａｒ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｈ ｏｕｓｅ．