進階搜尋


 
系統識別號 U0026-0812200915263039
論文名稱(中文) 無動力太陽能通風塔能源效益解析-以綠色魔法學校國際會議廳為例
論文名稱(英文) Energy Efficiency Analysis of Passive Solar Chimney - A Case Study on the International Conference Hall of the Magic School of Green Technology
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 建築學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Architecture
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生(中文) 簡君翰
研究生(英文) Chun-han Chien
電子信箱 n7696432@mail.ncku.edu.tw
學號 n7696432
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 92頁
口試委員 指導教授-林憲德
口試委員-周榮華
口試委員-楊冠雄
口試委員-黃漢泉
中文關鍵字 動態能源解析  CFD數值解析  重力換氣  浮力通風  通風塔 
英文關鍵字 passive solar chimney  CFD  Cross Ventilation  Buoyancy Ventilation 
學科別分類
中文摘要 大型室內空間因使用機能與通風路徑過長等先天條件上的限制,大多採用全面空調的方式來解決室內通風與換氣,若能在規劃設計階段時,謹慎考量自然通風性能的需求,將對於環境舒適度與建築節能有莫大之效益。因此,如何在規劃設計階段評估大型室內空間自然通風的效益,為本研究主要探討課題所在。

本研究以「台達電子」捐贈國立成功大學所興建的綠色魔法學校國際會議廳為案例,運用「電腦計算流體力學-Computational Fluid Dynamics(CFD)」來進行無動力太陽能通風塔應用於大型室內空間自然通風效益的相關模擬預測,並與浮力通風理論公式相互驗證來提高模擬之可信度,以供設計者在設計規劃階段做為參考。

研究結果顯示,在氣象條件設定為最適合自然通風的外氣溫度23°C以及陰天的日射量120 W/m²時,經由模擬的結果得知,在無外部風速時,室內風速介於0.15 m/s ~ 0.75 m/s之間,符合室內人體及作業可接受的舒適度範圍1.0 m/s以下之要求;在換氣次數方面,白天使用與夜晚使用的換氣次數分別為8.23次/小時與6.72次/小時,在增加了風力通風使得室內外壓力差增大之後,國際會議廳內整體的換氣次數可達15.2次/小時的換氣效果,亦符合相關規定的最小換氣次數。

在節能效益方面,無動力太陽能通風塔的應用,可在外氣溫低於28°C時關閉空調,經由動態能源軟體模擬得知,28°C以下空調停機之全年空調耗能為32515(kWh),相較於一般傳統會議廳全年全天候開啟空調的情況之下,空調耗能為42032(kWh),因此,無動力太陽能通風塔應用於綠色魔法學校國際會議廳之節能效益,每年可節省約22.6%的空調耗電量。
英文摘要 Limited to the ventilation route and using function, most of the large-scale indoor space will choose to utilize the air-conditioning system to solve the condition of ventilation and air exchanging. If it can be considered seriously at the first planning, there might be great benefits for environmental comfortableness and energy conservation. That is why this study focuses on this topic.

This research is a case study on the international conference hall of the Magic School of Green Technology. Using Computational Fluid Dynamics (CFD) to predict the efficiency of natural ventilation of the passive solar chimney used in large-scale indoor space, at the same time, and to enhance the simulation accuracy by confirmed the theoretical formula.

The results shows that people will feel comfortable when there is no outdoor wind blows into the indoor space, and the indoor wind speed is between the range of 0.15 m/s ~ 0.75 m/s. Ventilation during the day and night are 8.23 ACH and 6.72 ACH. After increasing the wind-driven ventilation, the air change of the international conference hall is 15.2h-¹ per hour. This output is also corresponded with the requirements of the minimum air changes per hour.

The application of passive solar chimney can shut off the air-conditioner automatically when outside temperature is lower than at 28°C. Comparing to the traditional design of conference hall which consumes 42032kWh, the application of this study can decrease the energy consumption to 32515 kWh. The energy consumption of the air-conditioner reduces about 25.6% per year.
論文目次 表目錄 III
圖目錄 V


第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 3
1-3 研究目的 4
1-4 研究範圍與內容 5
1-5 研究流程 6

第二章 理論與文獻回顧 7
2-1 台南氣候條件與室內環境概述 7
2-2 基本通風原理 16
2-3 建築自然通風 24
2-4 相關論文回顧 27

第三章 數值模擬與模擬簡介 31
3-1 計算流體力學於建築流場之發展與應用 31
3-2 室內氣流廠之數學描述 34
3-3 數值模型建立 40


第四章 數值模擬與節能效益分析 53
4-1 模擬參數設定 53
4-2 數值模擬解析 56
4-3 通風塔節能效益解析 77

第五章 結論與建議 83
5-1 結論 83
5-2 建議 85



參考文獻 87
參考文獻 一、中文文獻

01 王剛 等(2003),「零方程模型在大空间建筑热环境模拟中的应用」,建築熱能通風空調,第二期。
02 王家瑩(2007),「小型住宅建築於冬季是內熱環境設計策略解析」,國立台灣科技大學建築所碩士論文。
03 王錦堂(1977),「建築應用物理學」,台隆書店,台北市。
04 王錦堂(1991),「建築環境控制學」,台隆書店,台北市。
05 王麗萍(2003),「太陽能煙囪提高室內熱壓通風效果的數值模擬」,西安建築科技大學碩論
06 台灣建築報導雜誌社 編(2002),「永續綠建築」,台灣建築報導雜誌社,臺北市。
07 田中俊六 武田仁 足立哲夫 土屋喬雄 著,簡裕榮 薛寧心 譯(2004),「建築環境工學」,六合出版社,臺北市。
08 朱佳仁(2003),「環境流體力學」,科技圖書出版公司,臺北市。
09 朱佳仁(2006),「風工程概論」,科技圖書出版公司,臺北市。
10 江哲銘(1997),「室內環境保健控制綜合指標研究」,內政部建築研究所八十八年度研究計畫聯合研討會。
11 江哲銘(1997),「建築物理」,三民書局,台北市。
12 江哲銘(2004),「永續建築導論」,建築情報,台北市。
13 李昆祐(2006),「計算流體力學對雨屏牆等壓性能之初探」,國立成功大學建築所碩士論文。


14 林憲德(1994),『現代人類的居住環境』,胡氏圖書,臺北市。
15 林憲德(2006),『綠色建築』,詹氏書局,臺北市。
16 周鼎金(1995),「建築物理」,旭營文化出版社,臺北市。
17 周鼎金(1996),「建築設備」,旭營文化出版社,臺北市。
18 周柏丞(2000),「建築軀殼開口部自然通風效果之研究」,國立成功大學建築所博士論文。
19 孟慶林 趙立華 等(2006),「泛亞熱帶地區可持續建築設計與技術」,中國建築工業出版社,北京。
20 徐偉森(1997),「住宅臥室空間自然通風效果之研究─濃度衰減法實驗與數值模擬之解析」,國立成功大學建築所碩士論文。
21 秦子傑(2006),「垂直通風管對室內通風效益研究」,國立台北科技大學建築所碩士論文。
22 黃國倉(2006),「辦公建築生命週期節能與二氧化碳減量評估之研究」,國立成功大學建築所博士論文。
23 葉歆(1994),「建築熱環境」,淑馨出版社,臺北市。
24 賈力,解國珍,陳向東(2005),「室內氣流模擬過程中計算流體力學的紊流模型評價與選擇」,製冷空調與電力機械,02期。
25 趙彬,李先庭,顏啟森(2002),「置換通風的數值模擬」,應用力學學報,VOL19 。
26 趙平歌(2002),「太陽能煙囪自然通風效果的初步研究」,西安建築科技大學碩論。
27 劉加平 楊柳(2005),「室內熱環境設計」,北京:機械工業出版社。
28 劉念雄 秦佑國(2005),「建築熱環境」,清華大學出版社,北京。
29 劉姵君(2007),「中庭建築浮力通風評估之研究」,國立成功大學建築所碩士論文。
30 賴榮平(1980),「台灣地區建築通風問題之探討」,建築師雜誌,P.17~33,台北市。
31 賴榮平、林憲德、周家鵬(1991),「建築物理環境」,六合出版社,台北市。
32 營建雜誌社(2008),「建築技術規則」,建築技術規則 。
33 蘇裕民 (2006)「小型建築中庭空間浮力通風之解析」,台北:國立台灣科技大學建築所碩士論文。

二、英文文獻
01 A.A. Peppes, M. S., D.N. Asimakopoulos , 2002 ,「Experimental and numerical study of buoyancy-driven stairwell in a three storey building」, Building and Environment 37 PP. 497 – 506
02 AirPak 2.1 User’s Guide, Vol 1-4, FLUENT Inc.2004
03 ASHRAE, 2007,「ASHRAE handbook:HVAC Application」,SI, A53.3
04 Awbi, H. B. 1996 ,「Air Movement in Natually-Ventilated Buildings」, Department of Construction Management & Engineering
05 Baruch Givoni , 1998 ,「Climate Considerations in Building and Urban Design」,International Thomson Publishing, Inc.,USA
06 Camille Alloccaa, Q. C., Leon R. Glicksmana , 2003 ,「Design analysis of single-sided natural ventilation」,Energy and Buildings 35 PP.785–795.
07 Cecil D. Elliott,1992,「Technics and Archtecture」,MIT,Press, Cambridge,Massachusettes .
08 Chen, Q. , 2007 ,「Wind in Building Environment Design:Sustainable Urban Housing in China」, J. L. Leon Glicksman, Springer.

09 Chen, Q. ,2007 ,「Design of Natural Ventilation with CFD: Sustainable Urban Housing in China」, J. L. Leon Glicksman,springer.
10 D. Choudhury ,1993,「Introduction to the Renormalization Group Method and Turbulence Modeling」, Fluent Inc. Technical Memorandum TM-107
11 E.P.Sakonidou ,2007,「Modeling of the optimum tilt of a solar chimney for maximum air flow」,Solar Energy
12 Guohui Gan ,2006,「Simulation of buoyancy-induced flow in opencavities for natural ventilation」,Energy and Buildings
13 Joanne M. Holforda , 2003,「Fundamental atrium design for natural ventilation」, Building and Environment 38 PP. 409 – 426
14 John Wiley & Sons ,1999 ,「Wind Towers」, John Wiley & Sons Ltd.,UK
15 Klaus A. Hoffmann & Steve T. Chiang ,1993 ,「Computational Fluid Dynamics for Engineers Vol-1」, Kansas,USA.
16 Loomans, L. C. (1998)『The Measurement and Simulation of Indoor Air Flow』
17 Malcolm J.C & Lomas,1997 ,「Guidance on the use of Computational Fluid Dynamics for Modeling Buoyancy-Driven Flows」,Leicester, UK, IInstitute of Energy & Sustainable Development, De Montfort University.
18 Nyuk Hien Wong , Sani Heryanto , 2004 ,「The study of active stack effect to enhance natural ventilation using wind tunnel and computational fluid dynamics (CFD) simulations.」 Energy and Buildings 36. PP.668-678
19 Richard Saxon , 1983, 「Atrium Buildings Development and Design」,The Architectural Press Ltd, London.
20 Srebric, J. 2000 ,「simplified methodology for indoor environment design」,1PhD Dissertation ,MIT.


22 T. Zerihun Destaa, K. J., A. Van Brechta, J. Meyersb, M. Baelmansb, D.Berckmansa , 2004 , CFD for model-based controller development」Building and Environment 39. PP. 621 – 633.
22 Tsou, J.-Y. 2001 ,「Strategy on applying computational fluid dynamic for building performance evaluation」, Automation in Construction 10.
23 Walker, C. E. 2006 ,「Methodology for the Evaluation of Natural Ventilation in Buildings Using a Reduced-Scale Air Model」PhD Dissertation, MIT.
24 Yang, T. 2004 ,「CFD and Field Testing of a Naturally Ventilated Full-scale Building」 PhD Dissertation, School of Civil Engineering, Uuiversity of Nottingham,UK
25 Yi Jiang , 2002 ,「Buoyancy-driven single-sided natural ventilation in buildings with large openings.」 International Journal of Heat and Mass Transfer 46. PP.973-988


三、日文文獻

01 山田由紀子(1989),「建築環境工學」,培風館。
02 今井與藏(1988),「絵とき建築環境工學」,彰國社。
03 石原正雄(1969),「建築換氣設計」,朝倉書店。
04 村上周三(2000),「CFD による建築‧都市の環境設計工学」,東京大學出版
05 瀨沼 勳(1990),「室內環境學」,三共出版株式會社。
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2010-07-31起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2011-07-31起公開。


  • 如您有疑問,請聯絡圖書館
    聯絡電話:(06)2757575#65773
    聯絡E-mail:etds@email.ncku.edu.tw