[发明专利]催化型Trombe墙净化空气效果的CFD模拟研究方法

说明书

本发明提供一种催化型Trombe墙净化空气效果的CFD模拟研究方法，包括如下步骤：S1、CFD模型简化及假设：建立Trombe墙模型，并进行简化，然后对计算过程做出假设；S2、建立数学模型，包括流动模型、热传递模型、反应动力学模型、扩散模型、边界条件模型和空气净化效果评价模型；S3、确定Trombe墙的网格数量；S4、研究环境因素对甲醛和甲烷降解效果的影响，包括：太阳光照射强度，Trombe墙高度，空气流道宽度，风速，甲醛、甲烷入口浓度；S5、得到Trombe墙降解甲醛、甲烷的CFD计算结论。本发明将Trombe墙技术与光催化分解甲烷、甲醛结合起来，用于室内甲醛和大气环境中甲烷的去除。

技术领域

本发明空气净化技术领域，具体涉及一种催化型Trombe墙净化空气效果的CFD模拟研究方法。

背景技术

气候暖化已成为全人类面临的严峻问题，在众多引起温室效应的因素中，某些人为排放(如农业、畜牧业、航空等)是无法避免的，所以需要通过“负排放”技术来实现“碳中和”。目前绝大多数的“负排放”技术都是针对二氧化碳气体的，但不容忽视的是，许多非二氧化碳温室气体的全球变暖潜能值(Global warming potential，GWP)远远高于二氧化碳。例如，以100年为基础，甲烷的GWP比二氧化碳高出近28倍，以20年为基础，则高出84倍。因此，非二氧化碳温室气体的“负排放”技术也是亟待解决的科技学难题。

光催化降解法被认为是最具发展潜力的一种温室气体“负排放”技术。科学家尝试将光催化剂涂覆在建筑物围护结构、人行道、墙体、窗户或道路上，用于去除大气中的温室气体。该技术最大的优势在于太阳光作为一个自然光源，可以持续不断地为光催化反应提供源源不断的光子作为驱动力，而无需外加能耗。同时，该项技术还可以实现自清洁和杀菌功能，从而大大降低了建筑的维护成本。

Trombe墙是一种利用太阳能为建筑供暖的技术，也被称为太阳能建筑一体化技术。一个典型的Trombe墙系统包含玻璃盖板、被涂黑的蓄热墙、空气流道和联通室内空间的上下通风口。蓄热墙通过切换不同的通风口开闭模式，来达到采暖或通风的效果。

近些年来，国内外研究者针对Trombe展开了大量研究工作并提出很多改进方案。其中，将催化技术与Trombe技术结合，用于室内甲醛气体的去除是研究热点之一。刘珊珊等利用对比实验研究了光催化型Trombe墙的甲醛降解及采暖性能。余本东等对比了光、热催化型Trombe的甲醛降解性能和空气集热性能，并建立了结合热催化型Trombe墙和光催化型Trombe墙的热质模型，提出集发电、净化、采暖和热水供应四个功能于一体的光催化型PV/T多功能系统。吴双应等研究了在冬季运行模式下，不同室内外环境对光伏光催化型Trombe墙的性能影响。目前，尚未见将Trombe墙技术与光催化分解甲烷、甲醛结合，用于室内甲醛和大气环境中甲烷的去除技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种催化型Trombe墙净化空气效果的CFD模拟研究方法，采用CFD模拟的方法研究了Trombe墙对甲醛和甲烷的降解效果，考查了太阳光照射强度、Trombe墙高度、空气流道宽度、风速、入口浓度等因素对降解效果的影响。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种催化型Trombe墙净化空气效果的CFD模拟研究方法，包括如下步骤：

S1、CFD模型简化及假设：建立Trombe墙模型，并进行简化，然后对计算过程做出假设；

S2、建立数学模型，包括流动模型、热传递模型、反应动力学模型、扩散模型、边界条件模型和空气净化效果评价模型；

S3、确定Trombe墙的网格数量；

S4、研究环境因素对甲醛和甲烷降解效果的影响，包括：太阳光照射强度，Trombe墙高度，空气流道宽度，风速，甲醛、甲烷入口浓度；

S5、得到Trombe墙降解甲醛、甲烷的CFD计算结论。