土壤-空气换热器与建筑蓄热耦合理论

土壤-鄄空气换热器（EAHE）是将浅层岩土蓄积的冷/热量搬运至建筑空间并对室内热环境进行被动调控的重要技术。本书关注动态室外热环境下EAHE与建筑本体蓄热的耦合作用，力图对这一跨时间尺度的非线性问题进行定量描述，以期实现EAHE的集约利用及与建筑本体的高效融合。本书不仅注重利用作者发展的新方法对蓄热通风作用下的室内热环境动态特性以及EAHE与建筑本体蓄热的耦合效应进行定量描述，还力图进行物理上的阐释；同时，结合案例展现了这些理论方法在实际应用中的价值。本书可作为暖通、空调、建筑以及涉及建筑节能领域的科研人员、设计人员和工程技术人员的参考用书，也可作为高校相关专业的教师、本科生和研究生的参考用书。

第1章 绪论 1
1.1 EAHE简介 1
1.2 EAHE改善建筑室内热环境的原理 2
1.3 EAHE与建筑本体蓄热耦合效应简述 5
1.3.1 建筑本体蓄热对室内空气温度的调节作用 5
1.3.2 EAHE与建筑本体蓄热耦合的多重时间尺度性与非线性 6
1.4 本书主要内容 7
参考文献 8
第2章 通风与建筑本体蓄热非线性耦合模型 11
2.1 恒定通风气流与建筑本体蓄热耦合 11
2.1.1 Yam等的模型及解析解 11
2.1.2 周军莉等的模型 12
2.1.3 改进的模型 14
2.1.4 改进的模型与现有模型的对比 16
2.2 热压驱动通风气流与建筑本体蓄热非线性耦合 18
2.2.1 Yam等的模型及启示 19
2.2.2 基于傅里叶级数表达的模型及其近似解 19
2.2.3 模型验证与新现象解释 27
2.2.4 渐近解的应用价值讨论 33
参考文献 34
第3章 动态室外热环境下的EAHE换热模型 35
3.1 室外空气温度与土壤原始温度表征 35
3.1.1 室外空气温度与综合温度 35
3.1.2 土壤温度分布 37
3.2 圆形截面EAHE换热模型 39
3.2.1 EAHE周围土壤的过余波动温度 39
3.2.2 拉普拉斯变换简述 40
3.2.3 EAHE周围土壤动态导热过程的数学描述 41
3.2.4 EAHE出口空气温度解析式 43
3.2.5 圆形截面EAHE数值模拟 44
3.3 扁平截面EAHE换热模型 46
3.3.1 EAHE周围土壤的动态导热过程 48
3.3.2 EAHE出口空气温度解析式 50
3.3.3 扁平截面EAHE数值模拟 51
3.4 圆形截面EAHE与扁平截面EAHE的性能对比 52
3.4.1 圆形与扁平截面EAHE埋管周围土壤温度分布 52
3.4.2 圆形与扁平截面EAHE换热性能对比 55
3.4.3 关键参数对两种截面EAHE出口空气温度波动特性的影响 58
3.4.4 截面宽高比对扁平截面EAHE换热性能的影响 60
3.5 EAHE热湿耦合传递模型初探 62
3.5.1 模型假设 62
3.5.2 EAHE周围土壤的动态导热过程 65
3.5.3 热湿耦合传递模型控制方程 67
3.5.4 实验验证 70
3.5.5 模型局限性评述 76
参考文献 76
第4章 风量恒定的EAHE与建筑蓄热的耦合效应 78
4.1 EAHE与建筑本体蓄热耦合效应的形成 78
4.2 EAHEMV与建筑本体蓄热耦合的数学模型 79
4.2.1 EAHE管内空气与土壤的换热模型 79
4.2.2 EAHE与建筑蓄热耦合模型 87
4.2.3 实验验证 91
4.3 EAHEMV与建筑本体蓄热耦合效应的影响因素 94
4.3.1 影响年周期室内空气温度的参数 94
4.3.2 影响日周期室内空气温度的参数 96
4.4 案例分析 98
参考文献 100
第5章 热压驱动通风的EAHE与建筑本体蓄热耦合效应 101
5.1 EAHEBV模式的原理 101
5.2 EAHEBV模式的数学模型 102
5.2.1 模型假设 102
5.2.2 理论模型的控制方程 102
5.2.3 控制方程的拆解及无量纲化 104
5.2.4 模型求解 105
5.3 EAHEBV模式数值模拟 108
5.3.1 模拟算例 108
5.3.2 数值模拟结果分析 110
5.4 EAHEBV、EAHEMV与BV模式的性能对比 113
5.4.1 案例介绍 114
5.4.2 结果讨论与分析 114
参考文献 118
第6章 以室内热环境调控需求为导向的EAHE逆向匹配理论 120
6.1 EAHE调控建筑室内热环境的正向模型回顾 120
6.1.1 EAHE出口空气温度的波动特征 121
6.1.2 建筑室内空气温度的波动特性 123
6.2 EAHE逆向匹配方法 124
6.2.1 逆向匹配方法的基本思路 124
6.2.2 调控目标的确定 125
6.2.3 满足调控需求的EAHE出口空气温度特征波动参数 126
6.2.4 EAHE参数的确定 129
6.2.5 逆向匹配方法的流程 132
6.3 逆向匹配方法的验证 134
6.3.1 模拟案例 134
6.3.2 调控目标达成度分析 135
6.4 建筑本体参数与EAHE参数的互补效应 136
参考文献 138