我国力求在 2030 年前完结碳达峰，在 2060 年前完结碳中和，加强可再次出产的动力使用对“双碳”方针的完结至关重要。浅层岩土中积蓄的冷/热量是名贵的可再次出产的动力，而土壤-空气换热器(earth to air heat exchanger，EAHE)是转移该天然冷/热量并进行跨时节、跨时段使用的重要技能。在修建空调与供暖范畴，EAHE 因其体系简略、制作成本低以及能一起向修建供给新风与冷/热量的优势，得到了广泛的重视与使用。

  当 EAHE 介入修建后，EAHE 向修建动态供给的冷/热量以及修建本身的被迫调理效果都会显着影响室内空气温度的动摇特性。EAHE 改善修建室内热环境的才能不只跟EAHE 从土壤中获取了多少冷/热量有关，还与修建本体的蓄/放热才能严密相关。实践上，EAHE 能发挥多大的效果取决于 EAHE 与修建本体蓄热的耦合效应。但是，这一动态耦合进程很杂乱，是具有多重时间规范的非线性问题，这使得人们对二者耦合后构成的室内热环境参数动摇特性难以掌握。假如能从物理上剖析并在数学上解析这一杂乱问题，关于促进 EAHE 与修建本体的有机交融，完结 EAHE 的高效、集约使用来说，含义将显而易见。《土壤-空气换热器与修建蓄热耦合理论》的研讨正是在这个动机下建议，并在国家自然科学基金项目“EAHE 与修建本体蓄热跨时间规范耦合及协同激起热压潜力研讨”(项目编号：51578087)的赞助下展开的。

  EAHE 的换热进程及与修建本体蓄热的耦合进程很杂乱，并遭到EAHE 埋管办法、取风办法、运转形式以及修建蓄热体类型等许多要素的影响，本书侧重在“室外热环境存在年、日两个规范的动摇周期”这个布景下，针对接连运转的开式 EAHE，对其与修建本体蓄热的耦合机理、数学模型及解析办法展开研讨。在处理修建内部蓄热体的温度散布时，选用“集总参数”的思想，防止蓄热体温度不均匀这一实践特性对问题实质与首要矛盾的遮盖。在处理修建围护结构的动态传蓄热时，充沛学习或选用前人研讨的效果。本书并不拘泥于将每个物理细节进行“实在”映射与模型表达，而侧重展示知道这一多重时间规范非线性耦合问题的视角与解析的思路及办法，并展示对工程使用有启示的首要成果。正因为如此，本书介绍的理论模型仍留出了足够的接口去吸纳其他既有理论与未来或许的改善。

  树立EAHE 与修建本体蓄热非线性耦合理论是促进EAHE与修建本体蓄热高效协同，从而完结 EAHE 与修建有机交融的必经之路。笔者及其带领的课题组环绕该问题展开了体系研讨，本书将针对其间的要点内容做介绍。

  第 1 章为序言，首要扼要介绍了 EAHE 改善修建室内热环境的原理，然后侧重阐明晰三个方面的问题：一是，EAHE为什么与修建本体蓄热之间有耦合效应；二是，EAHE对室内热环境的效果为什么取决于 EAHE 与修建本体蓄热的耦合效应；三是，EAHE 与修建本体蓄热的耦合效应具有什么特色，对其进行解析的难点又是什么。

  在第 2 章中，笔者剖析了关于通风气流与修建本体蓄热耦合的既有模型的长处与缺乏，介绍了改善后的模型，及在解析该问题时选用的数学办法。经过将呈简谐动摇的物理量拆解为均匀量与动摇量，并在复数空间完结动摇量的四则运算，获得了通风气流与修建本体蓄热耦合模型的解析解，明晰地出现了解析进程及终究成果的物理含义。特别要阐明的是，使用笔者提出的办法成功获得了热压与修建本体蓄热耦合这一强非线性问题的近似解(渐近解)，并据此解说了该形式下通风量出现非简谐动摇的原因，量化了通风量一阶波的相位差规模。尽管第 2 章的内容并未触及 EAHE，但其理念及解析办法为第 4 章中 EAHE与修建本体蓄热耦合模型的树立与解析奠定了根底。

  第 3 章介绍了动态室外热环境下的 EAHE 换热模型。描绘了 EAHE 进口空气温度与EAHE 埋管周围土壤温度在年、日两个周期中的动摇特性，根据拉普拉斯办法，获得了接连运转的 EAHE 出口空气温度解析解。考察了 EAHE 截面形状对其换热效果的效果，并树立与解析了圆形与扁平截面 EAHE 的动态换热模型。探讨了 EAHE 壁面湿润条件下存在的热湿耦合传递进程及对管内空气温湿度动摇的影响，并测验树立了数学模型。本章量化了 EAHE 介入土壤之后，管内空气与土壤之间的蓄/放热进程，得到了 EAHE 出口空气参数的计算式，为后续 EAHE 与修建本体蓄热耦合模型的树立供给了子模型。

  第 4 章针对稳定风量机械通风的 EAHE(简称 EAHEMV)与修建蓄热的耦合效应树立了理论模型，获得了该形式下的室内空气温度计算式，并经过试验进行了验证。剖析了年、日两个周期中影响 EAHEMV 形式调控效果的要害参数。根据详细事例，给出了在EAHEMV 形式下使得室内空气温度全年处于舒适区间的方案。

  第 5 章提出了热压驱动 EAHE 的修建通风形式(简称EAHEBV)。本章针对 EAHEBV形式树立了数学模型，获得了描绘通风量与室内空气温度动摇行为的解析解。而且，选用数值模仿对该通风形式进行了研讨。本章树立的理论模型与第 2 章的热压通风模型及第 3章的EAHE 换热模型一脉相承，对二者进行了有机结合。最终，比较了 EAHEBV 形式、EAHEMV 形式与无 EAHE 的惯例热压通风形式(简称 BV)调控室内空气温度的才能。

  第 6 章介绍了一种以室内热环境调控需求为导向的 EAHE 逆向匹配办法，本章的作业缘起于企图自动并精准把控 EAHE 调理效果的初衷。前面几章的研讨现已标明，当EAHE 介入修建后，室内热环境参数实则为修建本体蓄热参数与 EAHE 许多参数的多元复合函数。而在实践使用中，比起“特定的 EAHE 参数能营造出什么样的室内热环境”来说，“特定的室内热环境调控方针应由什么样的 EAHE 参数来完结”是更需求咱们来重视的问题。本章从 EAHE 冷热供给量与修建室内冷热需求量的动态平衡联系动身，根据室内热环境调控方针及室外气候参数、土壤热物性参数等客观条件，确认出与调控方针相匹配的 EAHE 参数。最终，根据详细事例，展示了修建本体参数与 EAHE 参数的互补性。

  阳东，博士，重庆大学土木工程学院教授、博导。首要是做修建环境调控与可再次出产的动力使用中的传热传质问题、特别修建通风与防排烟、密闭空间火灾防治与环境操控等方面的研讨。掌管国家要点研制方案课题1项，国家自然科学基金项目3项，省部级项目3项，以及重要工程咨询项目与技能开发项目10余项。近年来，以榜首作者或通讯作者宣布学术论文50余篇，其间SCI录入40余篇。出书专著2部；参编规范3部。当选国家高层次青年人才；获重庆市科技进步奖二等奖1项（排名第1）。

  土壤-空气换热器（EAHE）是将浅层岩土积蓄的冷/热量转移至修建空间并对室内热环境进行被迫调控的重要技能。本书重视动态室外热环境下EAHE与修建本体蓄热的耦合效果，力求对这一跨时间规范的非线性问题进行定量描绘，以期完结EAHE的集约使用及与修建本体的高效交融。本书不只重视使用作者开展的新办法对蓄热通风效果下的室内热环境动态特性及EAHE与修建本体蓄热的耦合效应进行定量描绘，还力求进行物理上的阐释；一起，结合事例展示了这些理论办法在实践使用中的价值。

  1.1EAHE简介11.2EAHE改善修建室内热环境的原理21.3EAHE与修建本体蓄热耦合效应简述51.3.1修建本体蓄热对室内空气温度的调理效果51.3.2EAHE与修建本体蓄热耦合的多重时间规范性与非线章通风与修建本体蓄热非线稳定通风气流与修建本体蓄热耦合112.1.1Yam等的模型及解析解112.1.2周军莉等的模型122.1.3改善的模型142.1.4改善的模型与现有模型的比照162.2热压驱动通风气流与修建本体蓄热非线根据傅里叶级数表达的模型及其近似解192.2.3模型验证与新现象解说272.2.4渐近解的使用价值评论33参考文献34第3章动态室外热环境下的EAHE换热模型353.1室外空气温度与土壤原始温度表征353.1.1室外空气温度与归纳温度353.1.2土壤温度散布373.2圆形截面EAHE换热模型393.2.1EAHE周围土壤的过余动摇温度393.2.2拉普拉斯改换简述403.2.3EAHE周围土壤动态导热进程的数学描绘413.2.4EAHE出口空气温度解析式433.2.5圆形截面EAHE数值模仿443.3扁平截面EAHE换热模型463.3.1EAHE周围土壤的动态导热进程483.3.2EAHE出口空气温度解析式503.3.3扁平截面EAHE数值模仿513.4圆形截面EAHE与扁平截面EAHE的功能比照523.4.1圆形与扁平截面EAHE埋管周围土壤温度散布523.4.2圆形与扁平截面EAHE换热功能比照553.4.3要害参数对两种截面EAHE出口空气温度动摇特性的影响583.4.4截面宽高比对扁平截面EAHE换热功能的影响603.5EAHE热湿耦合传递模型初探623.5.1模型假定623.5.2EAHE周围土壤的动态导热进程653.5.3热湿耦合传递模型操控方程673.5.4试验验证703.5.5模型局限性评述76参考文献76第4章风量稳定的EAHE与修建蓄热的耦合效应784.1EAHE与修建本体蓄热耦合效应的构成784.2EAHEMV与修建本体蓄热耦合的数学模型794.2.1EAHE管内空气与土壤的换热模型794.2.2EAHE与修建蓄热耦合模型874.2.3试验验证914.3EAHEMV与修建本体蓄热耦合效应的影响要素944.3.1影响年周期室内空气温度的参数944.3.2影响日周期室内空气温度的参数964.4事例剖析98参考文献100第5章热压驱动通风的EAHE与修建本体蓄热耦合效应1015.1EAHEBV形式的原理1015.2EAHEBV形式的数学模型1025.2.1模型假定1025.2.2理论模型的操控方程1025.2.3操控方程的拆解及无量纲化1045.2.4模型求解1055.3EAHEBV形式数值模仿1085.3.1模仿算例1085.3.2数值模仿成果剖析1105.4EAHEBV、EAHEMV与BV形式的功能比照1135.4.1事例介绍1145.4.2成果评论与剖析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1206.1EAHE调控修建室内热环境的正向模型回忆1206.1.1EAHE出口空气温度的动摇特征1216.1.2修建室内空气温度的动摇特性1236.2EAHE逆向匹配办法1246.2.1逆向匹配办法的基本思路1246.2.2调控方针的确认1256.2.3满意调控需求的EAHE出口空气温度特征动摇参数1266.2.4EAHE参数的确认1296.2.5逆向匹配办法的流程1326.3逆向匹配办法的验证1346.3.1模仿事例1346.3.2调控方针达到度剖析1356.4修建本体参数与EAHE参数的互补效应136参考文献138（本期修改：王芳）科学出书社