住宅建筑室内自然通风分析
酮e叼v骗Vingin8u删ng建筑节能
住宅建筑室内自然通风分析
Analysl8
李美霞
0n
i轴doorNa{ura|Ven矧a{ion0fReslden{lal8uildln9
(深圳市建筑设计研究总院有限公司,广东深圳518031’
摘要:以cFD软件PHoEN『cs作为模拟软件.对普通住宅的自然通风利用情况作了模拟分析。与传统以室内通风量作为评价指标的方法不同,为实现对室内
通风的综合评价,以室内静风区、中风区、高风区占房间总面积的比例、室内平均风速以及室内空气龄作为评价通风效果的指标,讨论不同的开窗大小、位置以及风向等参数对自然通风效果的影响。
关键词:室内自然通风:数值模拟;风速中图分类号:TU023
文献标识码:B
文章编号:1674.814x(2012)02.43.04
1
概述
随着建筑节能以及绿色建筑概念的提出及发展.自然
了室内空气的新鲜程度.它可以综合衡量房间的通风换气效果,是评价室内空气品质的重要指标。而风速对热舒适有很大影响,是人体热舒适的评价指标。综合考虑室内空气龄以及室内风速的分布,有利于对室内通风效果做出合理判断。
根据Beaufort风力等级划分标准.当风速低于O.2
m/s
通风越来越受到重视。国家及地方的绿色建筑评价标准及节能标准中都对自然通风提出明确的要求。建筑的布局及形体决定了自然通风的潜力。因此.获得良好的自然通风首先应在规划阶段进行室外风环境设计.通过合理的体型、朝向、间距设计以获得良好的自然通风潜力。除对建筑进行合理规划外,还应对单体建筑进行合理设计。建筑的开窗大小、相对位置.以及窗户法线与风向的夹角等参数都影响着自然通风的效果”4】。
本文利用数值模拟方法.对普通住宅的自然通风利用情况作了模拟.讨论普通住宅如何通过建筑布局、房间布置、开窗位置的设计中能更充分地利用自然通风.以期能对建筑通风设计提供一定的参考价值。
时人体基本无感觉.AsHRAE55中也指出.当风速大于
O.2
m/s时.会提高热舒适的上边界”1。而根据热舒适图.活
动量为1meI.内衣热阻为0.6clo.空气湿度为80%.气温为30℃.室内风速为0.5In/s以上时.70%的人认为室内比较舒适,因此在自然通风条件下.室内风速≥05州s的区域比较舒适。根据以上的研究结果,在这里定义室内风速低于0.2m/s的区域为静风区,即不会对人体热舒适产生影响。定义风速介于0
2m/s~05
m,s为中风区,中风区对人
体热舒适有一定影响.在气温不是很高时,可满足人体热舒适要求。定义风速大于05叫s的为高风区。静风区的范
2研究方法
室内通风的影响因素较多.如考虑建筑形体的多样性.会使问题变的十分复杂,增加研究的难度,因此为了便于总结研究,本次研究中一律采用简化模型进行相关研究。本文采用数值模拟法对不同参数下室内自然通风状况进行模拟.来研究风向角、风速、通风开口的大小、形状.前后窗位置等参数对通风效果的影响。
评价指标选择室内空气龄
风速分布以及平均风速。
围越少.中风区及高风区的范围越大.自然通风情况越好”J。本次计算,分别统计静风区、中风区及高风区的百分比作为评价室内通风效果的标准。本坎分析,以坐姿头部位置的风速作为分析标准,即1.1m高度处”】。
各参数对室内通风效果的影响
以4m×8m×3m的房间作为模拟对象.建筑中间设隔
墙,隔墙一侧有2m×O.9m的门,室外计算风速取2.0耐s。
定义总开窗面积比为n;定义进风口为前窗.出风口为
空气龄是房间内某点空气在房间内已经滞留的时间,反映
万方数据
绿色建筑43
201
2年第2期
建筑节能jEnergysdv}ngmBu蚓ng
后窗前窗开窗面积与后窗开窗面积±比为B窗台高度为h.风向与窗户法线的夹角为0。
3
l窗户可开启比例对通风效果的影响
模拟76种I况下的不同窗户开启比例的通风情况。设
定条件为B—h=09位于墙体中间位置。
0=p
前后窗处于正对位置目
∞∞∞∞∞nn
n
q4
口b
0#
l:5
m¨Ⅻi
¨
m∞∞
25
…n…H
o
rf05_、>0
5…日Ht
器{
*ei}匕Ⅲ
苎go
S
60o
目3静AE÷AE*AEc匕ⅧⅨ&
}日目4#*目口}匕d∞*§
妄∞o
;m
《00
怒l
olo;
嚣
目1
I}月E,十AE、^RE№自HⅡ}∞R4#*口i女&∞*i
o”!
‘i.、l“’__}
目4
l自i{*№*目目№口f¨§*
目2T目*口Ⅲn&目.|自i≮*H☆自
由图3可以看出前后窗比例为I时静风Ⅱ比例最低中RⅨ比倒最高.前后窗比倒为125时高风区的比例最高前后窗比例为I和l25时室内平均风速最高。
由图l可吼看出自*窗比例增大时室内平均R遗
逐渐增大静风Ⅸ比例逐渐降低高凤区比例逐渐增大低风E比例略有增加但变化不明显。由各曲线的增长趋势可以看出
§开窗i积比例超过20%时再增大开窗i
自开窗面积比s即换气次
由此可知从风速的角度女前后窗比例为1或者前窗略
大于后窗时通风效果最好。由固4可知从空气龄的角度当前后窗比例为08时背风侧房间通风效果最佳前
积对通风效果的意定不大。由图2H看出
大于I姒时室内大部分区域空气龄低于180
散大于20发有较好的通风效果。
3
后窗比倒为l时迎风侧通风效果最佳。综上可知在前后窗总*启比倒一定时前后窗开启面积较接近时易获
得较好的通风效果。
3
2进出口面积比耐通风效果的影响
模拟了前后窗面积发生变化时室内通风效果的变
3窗户开口相对位置对通风效果的影响
模拟7进风口
出风口相对位j发生变化时室内通
h=09
0;06。
化。设定蕞件为一20%h;O9
位置且位干墙体中间位置。
0;p前后窗处于E对
风效果的变化。设定条件为.d=如%B;1
44镕e《*
万方数据
Ene『gysovIng旷1
Buj|ding建筑节能
各I况的相对位置分布如表2所示
§1
I*∞目自∞目目&t
位置。
垂≮
…一。2<㈣5…>一Ⅲt
0
¨●—十—-.——一
\目:一
n
m
n
∞"¨∞m
m
n
nn
n
n
n
十#、一
感一习罩翠
∞5■RB十RB*RE№自“&
一一一
ia口o”~
由图7爱图8可知自窗台高度发生变化时静风
E
中风区高风区比倒平均风速以及空气龄均£明显
变化。
3
5风向对通风效果的影响
模拟T风向发生变化时室内通风效果的变化。设定
9m前后窗均位于墙律中间位
目6口p*口Ⅷ"&■N±q*∞*%
条件为Ⅱ_20%B;I
i。
h=o
由目5日以看出.Ia目ⅡIRi的中风E殛高风E比例以厦平均风速明显高于其他=个I况。由圈6空气龄分布囤同样表明I况口以爱I况i的空气龄低于前=十
…
…∞+02<v<0…>一十Ja^t
nⅡ
n30^
IH有较好的通风效果。
根据以上数据结台Im口及I况Ⅱ的开窗位j可知
㈣置
。”二
自
§进风口与门位置处于同侧时易获得较好的通风效果进风口与出风口郁与门位于同侧时通风效果最佳。
3
∞m…∞…
H自自,。
目9#RⅨ、十RE、^RB}匕自H&
}日日《;日自∞*g
。”i
”5=
4窗户开口高度对通风效果的影响
模拟7窗台高度发生变化时室内通风效果的变化。
设定条件为d=20%肛10=0。前后窗均位于墙体中间
万方数据
镕自建镕45
建筑节能Energysa。ng
n
BuI刚ng
4结语
本文利用流体力学软件PHOENlcs对4m×8mx3m的房间模型进行7室内通风模拟并对【匕分析7不同窗户开启比例进出口面积比例窗户相对位i窗户*口高度“&A自的气流流动特点初步得出以T结论。
{I)女#窗i积低于20%时增大R窗M倒对通风效果有显著影响。
{2}前后窗总*窗Ⅲ积比一定时;前后窗面积较接*时易获得较好的通A效果。
f3)进风口与门位I处于目侧目易获得轻好的通风效
%;进R口与出A口部与门位十月侧时通风效果最佳。
(4)窗台高度对通风效果^显著影响。
{5)月向与窗户法缝夹角在Ⅲ负300之间时风向与宙户》线保持一个夹角有利f促进室内的自端∞A但;夹角超过45。时将抑制室内的自然通风。
参{女《:
…自目目建*¨自*日风&”∞镕目建≈自mⅫ口*【J】'建#自
du…t1
f_|}J
**200s
目10{R日自时-i≮*变*目
由图9可以看出
【目}mi^%№々自*Ⅱm∽《n#}自IⅡ}Ⅱ2006
【3】AsHRAEsbndaⅢ55
女风向与窗户法线夹角呈正负30
度时通风效果较佳§风向与窗户法线夹角£Ⅲ负45度
H…0哪ncyⅢAsHR^Es啪nmscomm¨1ec,2∞4
2∞7
n洲aI
Envl…e”alconⅢ1msf。r
时通风效果接近于夹角为O时当风向与窗户法线夹角£Ⅲ负60。时通风效果较差。由此可以判定当风向与窗户法线夹角在正负3r之间时风向与窗户法线保持
个夹角有利于促进室内的自然通R但自夹角超过45。
【4l目}r¨*&tl'Bi^自*№Rqi[J】rt±^自建a
【5】黄最建ng&辛【M]*市机№Im±*#,20。5
耐该夹角将抑制室内的自然通风。
由图lo可以看出从空气龄的角度当风向与窗户法
线夹角在3p以内时通风效果较佳。
&%日m2012_02-10
n女∞n。}*∞.m"≈HJW…一¨nm&‘I“Rm%Wm*¨】
*}mm№U:』^、nⅢ㈣|Im…M
jl∞49。
l*”№3%29U,¨%
46镕自《R
万方数据