随着先进的科学技术、密实的建筑材料和低能耗的建筑理念的普及,门窗的气密性随之提高,进而使建筑节能与室内空气品质产生了矛盾。兼顾考虑建筑节能和室内空气品质,本文提出了在房间墙体上安装热管式定风量换气节能装置,它既能提供有组织的定量新风又能利用室内通风换气时的余热预热新风,此装置在改善室内空气质量的同时有效降低了建筑能耗。本文系统阐述了国内外热管式换气节能装置和室内环境模拟研究的研究背景和发展现状,首先,根据热管式定风量换气节能装置的构件选择可供利用的构件材料,比较各种材料的性能特点,最终选择最佳构件材料构成装置的物理模型。然后,根据典型房间内人员和设备的分布特点设计和建立热管式定风量换气节能装置的数学模型。在此基础上,按照实际工程参数模拟其在冬季和过渡季节不同区域、不同室内外温差条件下室内的温度和速度分布情况并分析室内人员的热舒适性。最后,与传统的供热装置进行理论比较分析不同装置的室内温度和速度分布、初投资、运行费用以及安装施工等。研究结果表明:(1)热管式定风量换气节能装置的构件材料是:R—134a作为制冷剂、铜作为壳管材料、驻级纤维滤料作为过滤材料、硅酸铝棉作为保温材料,选择变频风机;(2)热管式定风量换气节能装置的风口尺寸150X 100mm,内置挡板厚度2mm,扁管内部厚度15mm,外部厚度18mm,肋片厚度1mm,肋片高度10mm,肋片间距9mm;每扁管换热量593.07J/s;(3)热管式定风量换气节能装置用于严寒、寒冷地区时的冬季时,房间温度分布不均、温差较大,会引起室内人员感;该装置用于夏热冬冷、温和地区的房间,室温均在290-293K之间,工作区空气流速均在0.2m/s以下。从温度、速度分布角度,本文研究的装置比较适合在冬冷夏热、温和地区使用;(4)在严寒、寒冷地区的冬季,热管式定风量换气节能装置能够利用室内排风热量将室外新风从-15℃加热至-2℃,最多可节省2332.73KJ/h热量;在夏热冬冷、温和地区的冬季,该装置能将室外新风从2℃加热至9℃,最多可节省1172.28KJ/h热量;在夏热冬暖地区,不能使用该装置。从节省能量角度,该装置可在除夏热冬暖地区以外的地区使用;(5)在冬季使用热管式定风量换气节能装置过程中,需要散热器或者电加热器的辅助,从运行的经济性考虑,在冬冷夏热、温和地区使用该装置最省钱;(6)本课题所研究的装置与传统散热器、风机盘管加新风系统相比,具有温度和速度分布能够满足室内人员热舒适性要求、初投资比另外两种系统高、运行费用比另外两种系统低、安装施工便捷等特点;(7)与风机盘管加新风系统相比,本文设计的装置在节省能耗方面有优势,人员活动区域的温度分布均匀性不如风机盘管加新风系统,但温度变化均在人体可接受范围内;与传统散热器系统相比,降低了建筑能耗同时为室内供应定量的新风。本课题所做的研究工作有助于热管技术在建筑节能领域的发展和应用,为通风换气节能装置的设计计算提供了理论基础,为研究室内气流研究方法提供了参考依据,而且对热管式新风换气装置的开发也有一定参考价值。