随着我国城镇化的步伐加快,住宅建筑面积巨大且仍在持续升高,并且随着人们对室内热环境质量的要求不断提高,家用空调系统的安装率呈现逐年爆炸式上升的趋势,导致建筑能耗越来越大。然而人们日益提高的热舒适需求和建筑节能的矛盾始终无法得到解决,对住宅空调室内热环境优化设计的意义不单在于降低建筑能耗,更重要的是用更低的能耗来保障室内更好的热环境质量,满足居民的热舒适性。本课题以严寒地区夏季住宅室内热环境为研究对象,从理论上研究各种热的因素如何影响着室内热环境形成的构造机理,明确外部扰动和内部扰动以及操作因素与室内的热环境分布特性,利用CFD数值模拟方法进行室内热环境的解析及优化设计研究。目前具有科学深度的理论研究较少,缺少以热环境贡献度作为评价方法的建筑高舒适低能耗的优化设计研究,具体研究内容如下:(1)以家用空调新风系统体验室为实验平台,完成对居住建筑夏季使用空调并引入新风的不同工况下的室内热环境实验研究。通过对实验数据的整理及分析,以热环境均匀度、气流组织合理程度,结合环境能源效率评价指标的综合评分确定出最优的夏季新风引入方式。(2)在夏季室内热环境及能耗特点的实验研究基础上,以室内温度及空气流速为研究对象建立模型进行数值模拟分析,并运用置信区间法对模型的可靠性进行检验。(3)在CFD数值模拟研究基础上,采用热环境形成贡献度的方法解析室内热环境,研究人体、冷热源、墙体和窗户等热因素对室内热环境影响所占的比重,也就是利用热环境贡献度的概念从节约能耗的角度分析,明确哪种措施会对室内热环境影响更大,从而优化设计出低能耗高舒适度的住宅室内热环境。依据上述研究成果,在满足人体热舒适性要求的前提下,实现住宅室内热环境节约能耗的优化设计。本课题的研究成果不仅能够证明本项目研究的工程应用价值,而且能够将作为解析工具的CFD数值模拟技术转为设计工具的CFD(室内环境设计),能够作为所有节能建筑的基础研究成果,具有广泛的指导意义。