建筑自然通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)導(dǎo)則0001

1、建筑自然通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)導(dǎo)則Guideline for designing natural ventilation貴州省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布根據(jù)貴州省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳關(guān)于下達(dá)貴州自然通風(fēng)建筑導(dǎo)則編制任務(wù)的通知（黔建科通 2015 151 號(hào)）的要求，編制組經(jīng)廣泛調(diào)查研究，認(rèn)真總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參考國(guó)內(nèi)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，并在廣泛征求意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，制定本導(dǎo)則。本導(dǎo)則主要技術(shù)內(nèi)容是：1. 范圍； 2. 規(guī)范性引用文件；3. 術(shù)語(yǔ)和定義；4. 計(jì)算方法；5. 自然通風(fēng)量常用計(jì)算方法。本導(dǎo)則由貴州省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳負(fù)責(zé)管理，執(zhí)行過(guò)程中如有意見(jiàn)或建議，請(qǐng)寄送東南大學(xué)（地址：南京市玄武區(qū)四牌樓2 號(hào)東南大學(xué)動(dòng)力樓40

2、1，郵政編碼：郵政編碼:210096）。本導(dǎo)則主編單位：東南大學(xué)貴州中建建筑科研設(shè)計(jì)院有限公司本導(dǎo)則參編單位：貴州省建筑節(jié)能工程技術(shù)研究中心本導(dǎo)則主要起草人員：錢(qián)高迎梅鄭曉紅鐘安鑫潘佩瑤李新剛黃巧玲漆貴海杜松李洋李金桃雷艷賴振彬王 翔劉建浩本導(dǎo)則主要審查人員：向尊太楊立光胡俊輝董 云 王建國(guó)唐 飛 葉世碧龍君目錄1 總則 12 術(shù)語(yǔ)和符號(hào)22.1 術(shù)語(yǔ) 22.2 符號(hào)說(shuō)明23 計(jì)算方法43.1 一般規(guī)定43.2 自然通風(fēng)應(yīng)用潛力43.3 自然通風(fēng)原理63.4 自然通風(fēng)策略73.5 自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟114 自然通風(fēng)量常用計(jì)算方法144.1 理論分析方法144.2 多區(qū)模型144.3 計(jì)算流

3、體力學(xué)（CFD） 14附錄A：風(fēng)壓系數(shù)C 16p附錄 B: 有效熱量法 181 總則1.0.1 為貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的政策和法規(guī)，改善我省建筑室內(nèi)環(huán)境，提高室內(nèi)熱舒適性，室內(nèi)空氣品質(zhì)，降低建筑能耗，遵照現(xiàn)行國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，和自然通風(fēng)研究現(xiàn)狀，根據(jù)我省實(shí)際情況，制定本導(dǎo)則。1.0.2 本導(dǎo)則規(guī)定了用于計(jì)算建筑自然通風(fēng)的術(shù)語(yǔ)和定義、編制原則、計(jì)算方法。1.0.3 本導(dǎo)則適用于我省建筑自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法的制定。1.0.4 下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。貴州

4、居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)DBJ 52-49-2008民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50736-2012采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50019-2003建筑通風(fēng)效果測(cè)試與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 309-2013 ASHARE Standard 55-2010 CIBSE ： Natural ventilation in non-domestic in buildings 1.0.5 建筑自然通風(fēng)設(shè)計(jì)算，除可參照本導(dǎo)則外，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。2 術(shù)語(yǔ)和符號(hào)2.1 術(shù)語(yǔ)2.1.1 自然通風(fēng)Natural ventilation依靠室外風(fēng)力造成的風(fēng)壓和室內(nèi)外空氣溫度差造成的熱壓

5、等自然力，促使空氣流動(dòng)，使得建筑室內(nèi)外空氣交換的通風(fēng)方式。2.1.2 穿堂風(fēng)（貫流式通風(fēng)）Cross ventilation通常是指建筑物迎風(fēng)一側(cè)和背風(fēng)一側(cè)均有開(kāi)口，且開(kāi)口之間有順暢的空氣通路，從而使自然風(fēng)能夠直接穿過(guò)整個(gè)建筑。這是一種主要依靠風(fēng)壓進(jìn)行的通風(fēng)。2.1.3 單面通風(fēng)Single-side ventilation當(dāng)自然風(fēng)的入口和出口在建筑物的同一個(gè)外表面上，這種通風(fēng)方式被稱為單面通風(fēng)。這是一種主要依靠熱壓進(jìn)行的通風(fēng)。2.1.4 風(fēng)井或者中庭通風(fēng)Chimney or atrium ventilation主要利用熱壓進(jìn)行自然通風(fēng)的一種方法，通過(guò)風(fēng)井或者中庭中熱空氣上升的煙囪效應(yīng)作為驅(qū)動(dòng)

6、力，把室內(nèi)熱空氣通過(guò)風(fēng)井和中庭頂部的排氣口排向室外。2.1.5 熱壓 Buoyancy pressure由建筑開(kāi)口兩端得溫度差引起的密度差造成壓力差異。2.1.6 熱壓通風(fēng)Buoyancy-driven ventilation利用室內(nèi)外熱壓引起的壓差來(lái)進(jìn)行室內(nèi)外空氣交換。2.1.7 風(fēng)壓 Wind-driven pressure由于建筑物的阻擋，使四周空氣受阻，動(dòng)壓下降，靜壓升高，側(cè)面和背面產(chǎn)生局部渦流靜壓下降和遠(yuǎn)處受干擾的氣流相比，這種靜壓的升高和降低統(tǒng)稱為風(fēng)壓。2.1.8 風(fēng)壓通風(fēng)Wind-driven ventilation利用室內(nèi)外風(fēng)壓引起的壓差來(lái)進(jìn)行室內(nèi)外空氣交換。2.1.9 混合式

7、通風(fēng)Mixed-mode ventilation混合式通風(fēng)系統(tǒng)是指自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)在一天的不同時(shí)刻或一年的不同季節(jié)里，在滿足熱舒適和室內(nèi)空氣質(zhì)量的前提下交替或聯(lián)合運(yùn)行的通風(fēng)系統(tǒng)。2.1.10 太陽(yáng)誘導(dǎo)通風(fēng)Ventilation induced by solar energy依靠太陽(yáng)輻射給建筑結(jié)構(gòu)的一部分加熱，從而產(chǎn)生大的溫差，與傳統(tǒng)的有內(nèi)外溫差引起流動(dòng)的浮升力驅(qū)動(dòng)策略相比，能獲得更大的風(fēng)量。2.2 符號(hào)說(shuō)明A 建筑開(kāi)口面積，m 2*A*有效開(kāi)口面積，A*w Ab* 分別為穿堂風(fēng)時(shí)風(fēng)壓和熱壓作用時(shí)的開(kāi)口有效面積, m2AtAb建筑頂部和底部的開(kāi)口面積，c 空氣的比熱容，kJ/（kg ）Pw風(fēng)壓

8、，PaPs熱壓，PaPw風(fēng)壓作用下建筑開(kāi)口兩側(cè)壓差，PaPs熱壓作用下建筑開(kāi)口的兩側(cè)壓差，Pa建筑余熱（顯熱），kJ/hCp風(fēng)壓系數(shù)，Cpi、Cp2為開(kāi)口 1和開(kāi)口 2處的風(fēng) Q 壓系數(shù)C s熱壓系數(shù)Cd 開(kāi)口流量系數(shù)，一般小于1g重力加速度，取9.8 m/s2T0室外空氣溫度，KT i 1,2,3區(qū)域i的溫度，KTavg建筑內(nèi)部平均溫度，KG通過(guò)建筑開(kāi)口的空氣質(zhì)量流量,kg/sh開(kāi)口 i的高度，mh兩開(kāi)口的中心高度差，mH建筑物(房屋)高度，mk沿高度方向的溫度梯度，/mL通過(guò)開(kāi)口的體積流量，m3/sP建筑開(kāi)口兩側(cè)壓差，PaP(z) 高度z處建筑開(kāi)口兩側(cè)壓差，Pa希臘字母：煙囪穿過(guò)屋頂部分的

9、傾斜角度，°開(kāi)口的局部阻力系數(shù)i 參考溫度1下的空氣密度，kg/m3下標(biāo)：t 頂部開(kāi)口Tw工作區(qū)溫度，根據(jù)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Te建筑上部開(kāi)口的排氣溫度， KT(z)溫度隨高度z的變化值；T平均溫差，KT開(kāi)口兩側(cè)的溫差，KV空氣流過(guò)開(kāi)口時(shí)的流速， m/sv自由來(lái)流的速度，m/sz垂直高度，m空氣密度，kg/m3 ;穿過(guò)開(kāi)口的空氣密度差，kg/m30參考溫度To下的空氣密度，kg/m3b 底部開(kāi)口3 計(jì)算方法3.1 一般規(guī)定3.1.1 通風(fēng)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮采用自然通風(fēng)消除建筑物余熱、余濕和降低污染物濃度。對(duì)于室外空氣污染和噪聲污染嚴(yán)重的地區(qū)，不宜采用自然通風(fēng)。當(dāng)自然通風(fēng)不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采用機(jī)械

10、通風(fēng)，或自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)結(jié)合的混合式通風(fēng)。3.1.2 利用自然通風(fēng)的建筑在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足：1 利用穿堂風(fēng)進(jìn)行自然通風(fēng)的建筑，其迎風(fēng)面與夏季主導(dǎo)風(fēng)向宜成60 °90 °，且不應(yīng)小于45°，同時(shí)應(yīng)考慮可利用的春秋季風(fēng)向以充分利用自然通風(fēng)；2 建筑群宜采用錯(cuò)列式、斜列式平面布置形式。3.1.3 自然通風(fēng)區(qū)域與外墻開(kāi)口或屋頂天窗的距離宜較近。通暢的通風(fēng)開(kāi)口面積不應(yīng)小于房間地板面積的5%，其中：生活、工作的房間的通風(fēng)開(kāi)口有效面積應(yīng)不小于該房間地板面積的5%；廚房的通風(fēng)開(kāi)口2有效面積應(yīng)不小于該房間地板面積的10%， 并不得小于0.60m2。 建筑內(nèi)區(qū)房間若通過(guò)鄰近房間進(jìn)行自然

11、通風(fēng)， 其通風(fēng)開(kāi)口面積與房間地板面積的比例應(yīng)在上述基礎(chǔ)上有所提高。各地具體情況應(yīng)按當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。3.1.4 采用自然通風(fēng)的建筑，應(yīng)先對(duì)建筑進(jìn)行自然通風(fēng)潛力分析，并依據(jù)氣候條件設(shè)計(jì)自然通風(fēng)策略。3.1.5 宜結(jié)合建筑設(shè)計(jì)，合理利用各種被動(dòng)通風(fēng)技術(shù)強(qiáng)化自然通風(fēng)，如捕風(fēng)裝置、屋頂無(wú)動(dòng)力風(fēng)帽裝置、太陽(yáng)能誘導(dǎo)通風(fēng)等方式。3.1.6 自然通風(fēng)的空氣從上游流向下游時(shí)會(huì)導(dǎo)致下游區(qū)域的空氣質(zhì)量和舒適性下降。氣流組織方向應(yīng)由干凈區(qū)域向污濁區(qū)域流動(dòng)。衛(wèi)生間和廚房的氣流應(yīng)直接排向室外，必要時(shí)應(yīng)使用排風(fēng)扇或其它機(jī)械通風(fēng)方式。3.1.7 建筑設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免出現(xiàn)空氣不流通區(qū)域，空氣不流通會(huì)導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降和舒適性變差。

12、3.1.8 夏季自然通風(fēng)應(yīng)采用阻力系數(shù)小、易于操作和維修的進(jìn)、排風(fēng)口或窗扇。3.1.9 夏季自然通風(fēng)用的進(jìn)風(fēng)口，其下緣距室內(nèi)地面的高度應(yīng)不大于1.2m；冬季自然通風(fēng)用的進(jìn)風(fēng)口，當(dāng)其下緣距室內(nèi)地面的高度小于4m時(shí)，應(yīng)采取防止冷風(fēng)吹向人員活動(dòng)區(qū)的措施。3.2 自然通風(fēng)應(yīng)用潛力3.2.1 自然通風(fēng)的熱舒適性不同于機(jī)械通風(fēng)。ASHARE Standard 55-2010 根據(jù)對(duì) 21000 個(gè)主要辦公大樓測(cè)量所得的數(shù)據(jù)庫(kù)建立了一個(gè)熱舒適度適應(yīng)模型，用來(lái)預(yù)測(cè)自然通風(fēng)熱舒適度，結(jié)果如圖3.2.1-1 所示。該圖包含兩個(gè)溫度上限：滿足80%可接受需求的上限，如圖中實(shí)線所示；滿足90%可接受需求的上限，如圖中

13、虛線所示。當(dāng)其他要求都未知時(shí)，80%可接受上限可作為典型的限度。90%可接受上限適用于需要滿足更高要求的情況。對(duì)于圖3.2.1-1 中顯示的溫度上下限，不能使用外插法對(duì)室外溫度在限度以外的情況進(jìn)行求解。t I J, jj j 1 jj 1 II. 1j Ji5ID1520253035空斗月邛均3度汽圖3.2.1-1自然通風(fēng)條件下可接受的操作溫度3.2.2 貴州省冬季多偏北或東北風(fēng)而夏季多偏南或東南風(fēng)（見(jiàn)表 3.2.2-1）。這種具有規(guī)律性的季風(fēng)特點(diǎn)對(duì)于建筑中采用自然通風(fēng)是非常有利的。表3.2.2-1設(shè)計(jì)用室外氣象參數(shù)市海拔高度（m ）室外平均風(fēng)速（m/s）冬季主導(dǎo)風(fēng)向夏季主導(dǎo)風(fēng)向室外計(jì)算干球溫

14、度（C ）冬季夏季冬季通風(fēng)夏季通風(fēng)威寧2237.53.12.6北風(fēng)轉(zhuǎn)東北風(fēng)南風(fēng)轉(zhuǎn)東南風(fēng)-1.220.8桐梓972.01.72.1東風(fēng)南風(fēng)轉(zhuǎn)東南風(fēng)0.828.1畢節(jié)1510.60.41.3東北風(fēng)東南風(fēng)-0.625.7遵義843.91.01.3東風(fēng)南風(fēng)1.028.9貴陽(yáng)1223.82.32.1東北風(fēng)南風(fēng)0.727.0三穗626.91.61.5北風(fēng)南風(fēng)轉(zhuǎn)東南風(fēng)0.229興義1378.51.62.3東北風(fēng)南風(fēng)1.925.4室外氣象條件是影響自然通風(fēng)的主要因素，也是建筑物自然通風(fēng)潛力評(píng)價(jià)的必要輸入條件，選取由清華大學(xué)和中國(guó)氣象信息中心氣象資料室合作開(kāi)發(fā)的逐時(shí)氣象資料（CSWD）,其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于全國(guó)27

15、0個(gè)地面氣象臺(tái)站1971-2003年的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)。根據(jù)貴州省各市典型氣象年（ CSWD）數(shù)據(jù)計(jì)算貴 州省各城市的月平均溫度如表3.2.2-2所示：表3.2.2-2各城市月平均溫度（C ）城市月份威寧桐梓畢節(jié)遵義貴陽(yáng)三穗興義12.974.932.064.335.664.767.1124.956.893.956.157.066.489.58續(xù)表3.2.2-2各城市月平均溫度（C ）丁,、城市月份威寧桐梓畢節(jié)遵義貴陽(yáng)三穗興義38.2010.578.7210.5011.3710.4113.39411.1016.0313.7615.0816.2416.3317.67514.6418.0916.6219

16、.9919.4619.3019.76616.2421.9819.6223.0322.6022.8821.03717.4124.5421.4225.2124.0325.2422.31817.4924.2521.2423.7023.1024.9921.84914.7920.1118.0921.0520.8421.3119.961011.6716.0014.2816.5616.2115.8416.19117.2511.7510.2612.3212.2810.6712.70123.296.184.786.546.946.078.13當(dāng)室外溫度過(guò)低時(shí)，自然通風(fēng)很難保證熱舒適性。根據(jù)實(shí)際工程情況， 需要加

17、設(shè)供暖設(shè)備， 或自行調(diào)節(jié)窗戶等開(kāi)口以滿足熱舒適。本導(dǎo)則設(shè)定的自然通風(fēng)的最低室外溫度為12C。根據(jù)上表以及圖34.2.1-1中自然通風(fēng)建筑的舒適性標(biāo)準(zhǔn)，在90%滿意率的情況下得到各地區(qū)不同月份的室內(nèi)舒適溫度范圍如下表所示，在絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)，自然通風(fēng)可以滿足熱舒適性。表3.2.2-3各城市自然通風(fēng)室內(nèi)舒適溫度范圍(C)月份地點(diǎn) j' f、123456789101112威寧下一一一18.519.820.120.92119.918.8一一上一一一23.524.825.225.92624.923.9一一桐梓下一一18.620.120.6222322.921.420.418.9一上一一23.223

18、.125.927.127.927.626.525.523.9一畢節(jié)下一一一19.420.52121.921.720.719.718.6一上一一一24.925.726.426.926.725.824.823.6一遵義下一一18.519.921.222.223.222.726.920.319一上一一23.525.126.627.428.227.721.625.524一貴陽(yáng)下一一18.820.22122.222.822.221.620.219一上一一23.825.326.327.327.827.426.925.324一三穗下一一18.520.220.921.123.22321.72018.6一上一一

19、23.525.326.326.528.22826.72323.2一興義下一一19.220.721.126.92222.421.220.219.2一上24.725.726.421.62727.326.625.324.3一3.2.3建筑周圍微環(huán)境預(yù)測(cè)與優(yōu)化貴州地區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槠匣驏|南風(fēng)，建筑采用坐北朝南更有利于風(fēng)壓通風(fēng)。建筑群錯(cuò)列、 斜列的平面布局形式相對(duì)行列式更有利于自然通風(fēng)。建筑周圍的樹(shù)木等植被的布置對(duì)氣流會(huì)產(chǎn)生一定的遮擋、導(dǎo)流與緩和作用；其次，植被本身對(duì) 空氣質(zhì)量與熱舒適性有較強(qiáng)的改善作用。進(jìn)風(fēng)口附近的綠化，在夏季有明顯的降溫效果，水體有降 溫與加濕作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者軟件模擬建筑周圍風(fēng)環(huán)

20、境如壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)等，為自然通風(fēng)的風(fēng)壓和熱 壓具體應(yīng)用方案提供依據(jù)。3.3自然通風(fēng)原理3.3.1自然通風(fēng)量計(jì)算：建筑開(kāi)口的兩側(cè)存在的壓力差P計(jì)算公式為：2P (3.3.1-1)2上式可改為：Fc 2-P Cd.開(kāi)口面積和通過(guò)開(kāi)口的空氣體積流量的關(guān)系為:Pt P1( h) Po(h) (P1- igh) (Po- 0gh)(3.3.1-2)(3.3.1-7)或質(zhì)量流量:(3.3.1-3)GCd A 2 p(3.3.1-4)式中Cd 2 為開(kāi)口的流量系數(shù)，在邊緣比較明顯的洞口流動(dòng)中，流量系數(shù)的取值是0.61,基本與雷諾數(shù)的取值無(wú)關(guān)。3.3.2 風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)，建筑物周圍的風(fēng)壓分布與建

21、筑物的幾何形狀和室外風(fēng)向有關(guān)。風(fēng)向一定時(shí)，建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上某一點(diǎn)的風(fēng)壓值為：-2oVPw Cp-( Pa)(3.3.1-5)風(fēng)壓系數(shù)Cp可通過(guò)CFD或者風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得到，見(jiàn)附錄 Ao3.3.3 熱壓作用下的自然通風(fēng)，沒(méi)有風(fēng)的情況下，由建筑開(kāi)口兩側(cè)的溫差引起密度差造成空氣流動(dòng),圖3.3.2-1所示，假定室內(nèi)溫度高于室外溫度，即兄P) P(3.3.1-6)工To。中和面處室內(nèi)外壓力相等，當(dāng)上下開(kāi)口大小相等時(shí)，中和面位于兩開(kāi)口的中間位置。 底部開(kāi)口兩側(cè)壓差為：頂部開(kāi)口兩側(cè)壓差為：則熱壓作用下建筑開(kāi)口兩側(cè)的壓差為：P P R= ( 0- 1)gh(3.3.1-8)上式表面，熱壓壓差與開(kāi)口兩側(cè)空氣密度差以

22、及開(kāi)口間的高度差h有關(guān)。3.3.4 風(fēng)壓和熱壓聯(lián)合通風(fēng)，當(dāng)風(fēng)壓和熱壓同時(shí)作用于建筑時(shí)，它們將聯(lián)合起來(lái)決定通過(guò)建筑物開(kāi)口 的空氣流動(dòng)。如果兩種壓力的正負(fù)一致，它們將增加空氣流量，但是如果正負(fù)相反，將減少空氣流量， 并且在一定的條件下，這兩種壓力會(huì)相互抵消，從而使得沒(méi)有空氣流過(guò)開(kāi)口。3.4自然通風(fēng)策略3.4.1 單側(cè)通風(fēng)和穿堂風(fēng)：圖 3.4.1-1所示，單側(cè)通風(fēng)通過(guò)使用窗戶或其他通風(fēng)裝置來(lái)使室外空氣進(jìn)入建筑物，同時(shí)室內(nèi)空氣從同一開(kāi)口或從同一面墻上的另一個(gè)開(kāi)口流出。單側(cè)通風(fēng)主要驅(qū)動(dòng)力是熱壓，特P1-P0( 0- 1)ghPb( 0-1)gh除風(fēng)壓作用外，熱壓作用也可增加通別是小開(kāi)口的情況。當(dāng)有多個(gè)開(kāi)

23、口設(shè)置在同一立面的不同高度時(shí)，風(fēng)量。1單側(cè)開(kāi)口房間熱壓驅(qū)動(dòng)自然通風(fēng)圖3.4.4-1 (a)所示，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，對(duì)于需求的通風(fēng)量 q,以及確定的高差h,可以計(jì)算開(kāi)口面積 A :(3.4.1-1)h為開(kāi)口高度圖3.4.1-1 (b)所示，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),同樣利用公式(27),來(lái)計(jì)算開(kāi)口面積，但是這里的圖3.4.1-1 單側(cè)自然通風(fēng)2穿堂風(fēng)圖3.4.1-2所示，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，對(duì)于需求的通風(fēng)量A q CdV-2-(341-2)q,可以計(jì)算開(kāi)口面積 A：圖3.4.1-2穿堂風(fēng)示意圖穿堂風(fēng)是建筑自然通風(fēng)的一種常見(jiàn)形式，也 是強(qiáng)化通風(fēng)的最好方式之一。一般來(lái)說(shuō)主要指風(fēng) 壓作用下的室外空氣從房間的一側(cè)入口進(jìn)入，另 一側(cè)

24、出口流出，且貫穿房間內(nèi)部空間。房間內(nèi)部 若出現(xiàn)隔斷，穿堂風(fēng)效果就大打折扣，合理的室 內(nèi)布局和隔斷可以改善通風(fēng)狀況，使之流動(dòng)較為 均勻，有利于舒適和健康。一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)深較小 的房間更容易實(shí)現(xiàn)穿堂風(fēng)，且進(jìn)出口之間的距離 不應(yīng)大于房間高度的 5倍。對(duì)于大體量建筑，穿堂風(fēng)的利用具有一定難度， 不過(guò)可以設(shè)置大的貫穿腔實(shí) 現(xiàn)，包括橫向和豎向腔體，如天井、中庭、走廊等。由于風(fēng)壓受室外環(huán)境的制約較大， 穿堂風(fēng)并不穩(wěn)定。3.4.2 強(qiáng)化自然通風(fēng)的技術(shù)手段，可以通過(guò)一些技術(shù)手段加強(qiáng)建筑的自然通風(fēng)。1中庭拔風(fēng)中庭是現(xiàn)代辦公建筑中常采用的一種建筑構(gòu)件，它不僅能將室外光源帶入室內(nèi)，起到采光的作用，而且能實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。中

25、庭拔風(fēng)利用建筑內(nèi)豎直腔體垂直方向上的溫度梯度和室內(nèi)外溫差，讓上下開(kāi)口之間產(chǎn)生熱壓差，驅(qū)動(dòng)自然通風(fēng)。中庭拔風(fēng)也稱為煙囪效應(yīng)”。根據(jù)伯努利方程可得， 通風(fēng)量與開(kāi)口間的高差成正比，即當(dāng)溫差不變時(shí)，通風(fēng)量隨高差的增大而變大。該通風(fēng)方式還與室內(nèi)外溫差有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)溫差越大，通風(fēng)量越大。所以可以通過(guò)加熱上部開(kāi)口處 的空氣，使之產(chǎn)生更大的溫差， 以加強(qiáng)通風(fēng)。建筑內(nèi)部有熱源，如人體、設(shè)備等散熱將使室內(nèi)溫度升高，從而加大溫差，更有利于自然通風(fēng)。 很多公共建筑利用該策略加強(qiáng)通風(fēng)，可以通過(guò)機(jī)械裝置吸入室外新鮮空氣，穹頂吸收太陽(yáng)能，利用 煙囪效應(yīng)”將室內(nèi)空氣從頂部排出?；蛘呃媒饘伲ɡ玢~質(zhì)）穹頂吸 收太陽(yáng)能，加大室

26、內(nèi)外溫差，從而驅(qū)動(dòng)自然風(fēng)從下部開(kāi)窗進(jìn)入，建筑頂部排出。常見(jiàn)的中庭拔風(fēng)形式見(jiàn) 圖3.4.2-1所示。A-ri圖3.4.2-3傾斜式太陽(yáng)能煙囪1透明材料2空氣通道3蓄熱與絕熱材料圖3.4.2-1 中庭拔風(fēng)示意圖2風(fēng)井通風(fēng)風(fēng)井包括氣井、煙囪、通風(fēng)塔等多種建筑形式元素，它以氣壓差為動(dòng)力，若輔以必要措施（如設(shè)置 小型風(fēng)道和氣流控制閥等）就可解決室內(nèi)自然通風(fēng)的控制問(wèn)題。通常利用通風(fēng)帽來(lái)加強(qiáng)自然通風(fēng)。風(fēng)向?qū)ㄖ匀煌L(fēng)的影響很大，為了解決風(fēng)向不穩(wěn)定性使單向排（捕）風(fēng)的風(fēng)帽難以滿足通風(fēng)帽是建筑常采用的一類加強(qiáng)自然通風(fēng)的技術(shù)，尤其是大型廠房、地下室等密閉空間。該技術(shù)利用風(fēng)壓和熱壓捕獲自然風(fēng)，而通風(fēng)帽的熱壓作用必

27、須與風(fēng)壓作用方向一致才會(huì)強(qiáng)化其通風(fēng)效果，且強(qiáng)化熱壓作用效果可利用太陽(yáng)能，現(xiàn)已發(fā)展了一種風(fēng)壓與熱壓耦合的自調(diào)節(jié)方向的通風(fēng)帽。該通風(fēng)帽利用自然風(fēng)、太陽(yáng)能集熱蓄熱材料提供的熱壓來(lái)共同驅(qū)動(dòng)室內(nèi)的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)，以實(shí)現(xiàn)雙向通風(fēng)。無(wú)動(dòng)力屋頂通風(fēng)器，無(wú)動(dòng)力式通風(fēng)器是利用自然界空氣對(duì)流的原理，將任何平行方向的空氣流動(dòng)加速并轉(zhuǎn)變?yōu)橛上露洗怪钡目諝饬鲃?dòng)。3太陽(yáng)能誘導(dǎo)通風(fēng)太陽(yáng)能誘導(dǎo)通風(fēng)依靠太陽(yáng)輻射給建筑結(jié)構(gòu)的一部分加熱，從而產(chǎn)生大的溫差，因此與傳統(tǒng)的有內(nèi)外溫差引起流動(dòng)的浮升力驅(qū)動(dòng)策略相比，能獲得更大的風(fēng)量。太陽(yáng)能煙囪是一類將熱能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能的強(qiáng)化自然通風(fēng)設(shè)備，它將太陽(yáng)輻射作為動(dòng)力，利用密度差提供空氣流動(dòng)的浮力。這項(xiàng)技術(shù)

28、已被廣泛采用，歐美國(guó)家及部分亞洲國(guó)家將它應(yīng)用于建筑采暖、通風(fēng)及太陽(yáng)房。目前，太陽(yáng)能煙囪大致分為三類：豎直式太陽(yáng)能煙囪、傾斜式太陽(yáng)能煙囪、Trombe墻體式太陽(yáng)能煙囪如圖3.4.2-2圖3.4.2-4。不同形式的太陽(yáng)能煙囪其強(qiáng)化自然通風(fēng)性能也存在差異，如表 3.4.2-1 所示。 錯(cuò)誤！未找到引用源。圖3.4.2-2 豎直式太陽(yáng)能煙囪1透明材料2空氣通道3蓄熱與絕熱材料1透明材料2 空氣通道3 蓄熱與絕熱材料 4 外部冷空氣太陽(yáng)能煙囪通過(guò)太陽(yáng)輻射被加熱， 蓄存在該結(jié)構(gòu)中的熱可被用于通風(fēng)。 被加熱的煙囪外表面通過(guò)將 建筑物內(nèi)部的空氣引出， 并將其從頂部排走的方式實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的流動(dòng)。室外的空氣進(jìn)入建

29、筑物以更換內(nèi)部熱的，滯留的空氣。特隆布?jí)療崞鱾鹘y(tǒng)上用于空間加熱，采用的方式是空氣從房間進(jìn)入墻低內(nèi)部，被集熱器加熱，然后從高處返回房間，圖 3.4.2-4 (a)的布置方式是用于冬季的，這時(shí)特隆布?jí)Ρ挥糜诩訜岱块g空氣。如 圖3.4.2-4(b)所示，通過(guò)在玻璃上設(shè)置一個(gè)位于高處的外部開(kāi)口，關(guān)閉通向房間頂部開(kāi)口，則這個(gè)裝置 就可以通過(guò)從另一開(kāi)口將室外空氣引入房間，將熱空氣通過(guò)特隆布抽走，從而用于冷卻房間。表3.4.2-1不同太陽(yáng)能煙囪形式的自然通風(fēng)性能比較太陽(yáng)能煙囪形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)豎直式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能與建筑較好的匹配，且安裝方便。煙囪內(nèi)部壓力損失比較大，且煙囪的最佳深高比不理想 或不存在。傾斜式煙囪內(nèi)

30、部壓力損失小，速度分布均勻，通風(fēng)量較大。傾斜角決定煙囪性能，安裝較復(fù)雜。Trombus 體式冬天可供暖，存在最佳深高比且容易實(shí)現(xiàn)。存在回流現(xiàn)象，壓力損失大。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于太陽(yáng)能煙囪的研究主要通過(guò)理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法， 研究發(fā)現(xiàn)它的通風(fēng)性能受到煙囪結(jié)構(gòu)、墻體物性、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、氣象參數(shù)等影響。合理的利用并優(yōu)化太陽(yáng)能煙囪能更好的 為人們創(chuàng)造綠色、節(jié)能、舒適的居住環(huán)境。圖3.4.3-1帶擋風(fēng)板的矩形避風(fēng)天窗3.4.3 避風(fēng)天窗，在有天窗的自然通風(fēng)建筑 中，建筑的余熱及某些有害氣體是依靠天窗排 至室外的。這就要求天窗必須具有良好的排風(fēng) 性能，即不管室外風(fēng)速、風(fēng)向發(fā)生任何變化， 都不能使風(fēng)從天窗

31、倒灌進(jìn)來(lái)。普通的天窗往往 在迎風(fēng)面發(fā)生倒灌現(xiàn)象。出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象就會(huì)使 建筑的氣流組織受到不同程度的破壞，不能滿 足室內(nèi)衛(wèi)生要求。要排除這種干擾，就得經(jīng)常 隨風(fēng)向改變?nèi)フ{(diào)整天窗。因此，為了使天窗不 發(fā)生倒灌，排風(fēng)性能穩(wěn)定，常在天窗上增設(shè)擋 風(fēng)板，如圖3.4.3-1所示?；虿扇∑渌Y(jié)構(gòu)形式,使天窗排氣口無(wú)論風(fēng)向如何變化，都處于負(fù)壓區(qū)。這種天窗通常稱為避風(fēng)天窗。擋風(fēng)板與天窗窗扇間距為天窗高度的1.01.5倍。擋風(fēng)板下緣與屋頂之間留有50100mm的間隙，以便排出雨水。為了防止風(fēng)沿房屋縱向方向吹來(lái)時(shí)產(chǎn)生倒灌，擋風(fēng)板兩端應(yīng)當(dāng)封閉，每隔一定距離用橫隔板隔開(kāi)。熱壓作用下，幾種常見(jiàn)的天窗外形如圖3.4.3-2所

32、示。（a）縱向下沉式天窗（b）橫向下沉式（c）天井式天窗圖3.4.3-2 避風(fēng)天窗示意圖3.5自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟3.5.1 自然通風(fēng)的計(jì)算分為兩類，第一類為設(shè)計(jì)計(jì)算；第二類為校核計(jì)算。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)根據(jù)已確定工 藝條件（建筑余熱等）和工作區(qū)的衛(wèi)生條件（溫度、有害物濃度等）求出必要的通風(fēng)量，根據(jù)通風(fēng)量， 確定進(jìn)、排風(fēng)口的位置和所需的開(kāi)口面積。3.5.2 校核計(jì)算是在工藝條件已知、建筑開(kāi)口位置、面積已經(jīng)確定的條件下，計(jì)算所能達(dá)到的通風(fēng)換氣 量。校核其能否滿足保持工作區(qū)必需的衛(wèi)生條件。根據(jù)前述自然通風(fēng)量計(jì)算公式（3.3-3）或者（3.3-4）即可計(jì)算。需要注意的是影響建筑內(nèi)部氣流和溫度分布的因素是很

33、復(fù)雜的。對(duì)于這些因素的詳細(xì)研究必須針對(duì)具體對(duì)象進(jìn)行模擬試驗(yàn)，或者在類似建筑中進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)。一般自然通風(fēng)計(jì)算過(guò)程假定：1通風(fēng)過(guò)程是溫度的，影響自然通風(fēng)的因素不隨時(shí)間變化。2假定任意一個(gè)計(jì)算分區(qū)內(nèi)空氣溫度為T(mén)avg。3室內(nèi)空氣流動(dòng)沒(méi)有任何阻礙。4不考慮局部氣流影響。5用封閉模型得出的空氣動(dòng)力系數(shù)適用于有空氣流動(dòng)的孔口。3.5.3 自然通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算一般步驟：1確定通風(fēng)量及排氣溫度。(3.5.3-1)(3.5.3-2)排除余熱所需的通風(fēng)換氣量計(jì)算公式為：c（Te To）排氣溫度的確定方法有很多種，通常采用的有兩種：1）溫度梯度法：即根據(jù)溫度梯度確定排氣溫度。Te Tw k（H 2）k為沿房間高度方向的

34、溫度梯度，可由實(shí)際情況確定，也可參考表3.5.3-1,其數(shù)值在0.31.5C/m之間。表3.5.3-1 建筑的溫度梯度k建筑散熱強(qiáng)度（W/m 3）建筑高度（m）5678910111213141512431.00.90.80.70.60.50.40.40.40.30.224471.01.20.90.80.70.60.50.50.50.40.448701.51.51.21.10.90.80.80.80.80.80.571 93-1.51.51.31.21.21.21.21.11.00.994116-1.51.51.51.51.51.51.41.3對(duì)于室內(nèi)熱源比較分散的房間，如冷加工車間和一般民用建

35、筑，室內(nèi)空氣溫度與高度大致是線性關(guān)系，可以采用此方法。2）有效熱量法對(duì)于有強(qiáng)熱源的建筑其排風(fēng)溫度計(jì)算方法見(jiàn)附錄Bo排風(fēng)量。給出風(fēng)壓驅(qū)動(dòng)自然通風(fēng)、 熱壓驅(qū)動(dòng)自然通風(fēng)以及風(fēng)壓聯(lián)合熱壓2確定窗孔的位置，分配各窗孔的進(jìn)、 3確定各窗孔內(nèi)外壓差和窗孔面積。3.5.4 下面以一個(gè)有兩個(gè)開(kāi)口建筑為例， 驅(qū)動(dòng)自然通風(fēng)的一般計(jì)算步驟。1風(fēng)壓通風(fēng)不考慮熱壓作用，僅風(fēng)壓驅(qū)動(dòng)自然通風(fēng)。Stepl:計(jì)算室內(nèi)外壓差Pw2CP1v22cP2v2(3.5.4-1)*Step2：計(jì)算有效開(kāi)口面積，A_ _ *CdA2"Pw(3.542)(3.543)Cd取0.61代入得:1.639:v.L_ cp(3.544)-LC

36、d .2 PvStep3:計(jì)算每個(gè)開(kāi)口的面積假定兩個(gè)開(kāi)口大小相等，則1(A2At112(Ab)22A*_AA_a2=a2(3.5.4-5)(3.546)2熱壓通風(fēng)不考慮風(fēng)壓作用，僅僅靠熱壓驅(qū)動(dòng)自然通風(fēng)。Step1:計(jì)算室內(nèi)外壓差Step2：計(jì)算有效開(kāi)口面積,Ps ( 0 i)gh(3.5.4-7)_*CdA_*CdA2gh(工 To) .To(3.5.4-8)(3.5.4-9)ToLCd. 2gh(Ti To)Step3:計(jì)算每個(gè)開(kāi)口的面積假定兩個(gè)開(kāi)口大小相等， 則1(A?1(A7AAbA2 A(3.5.4-10)At2A*(3.5.4-11)3風(fēng)壓和熱壓聯(lián)合通風(fēng)Step1:計(jì)算室內(nèi)外壓差Pw

37、(o i)gh 2Cp1V 22 Cp2V2(3.5.4-12)Step2：計(jì)算有效開(kāi)口面積,L Cd A* 2gh(Ti T0) 2 PwL2gh(1 T0) o Pwd.To2Step3:計(jì)算每個(gè)開(kāi)口的面積假定兩個(gè)開(kāi)口大小相等， 則1112 AAb(A)2 (AbJ2AAAt Ab . 2A*(3.5.4-13)(3.5.4-14)(3.5.4-15)(3.5.4-16)4 自然通風(fēng)量常用計(jì)算方法自然通風(fēng)過(guò)程的計(jì)算模型主要有理論分析、多區(qū)模型（multi-zone model ）、計(jì)算流體力學(xué)（CFD ）等方法。這些模型都是根據(jù)現(xiàn)實(shí)的物理現(xiàn)象進(jìn)行了不同程度的簡(jiǎn)化，其中多區(qū)域模型和CFD 模

38、型是最常用的通風(fēng)模型。一般構(gòu)造簡(jiǎn)單的建筑，當(dāng)只需要計(jì)算內(nèi)部通風(fēng)量時(shí)采用理論分析方法；當(dāng)需要計(jì)算建筑長(zhǎng)時(shí)間如全年的各時(shí)期的通風(fēng)量時(shí)一般采用多區(qū)模型方法；當(dāng)需要計(jì)算某一時(shí)刻建筑內(nèi)部詳細(xì)通風(fēng)參數(shù)時(shí)常采用數(shù)值模擬的方法。4.1 理論分析方法利用前述的理論計(jì)算方法計(jì)算建筑的自然通風(fēng)量，一般用于預(yù)測(cè)房間內(nèi)部的通風(fēng)量和預(yù)測(cè)房間的氣流速度情況，不關(guān)注流動(dòng)的細(xì)節(jié)，但是計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單有效。4.2 多區(qū)模型多區(qū)域模型源自單一區(qū)域模型，單一區(qū)域模型將整棟建筑假定為單一的控制體（single controlvolume）。單區(qū)域模型中認(rèn)為建筑內(nèi)部是單一、充分混合的區(qū)域，壓力、溫度分布是均勻的，即只有一 個(gè)節(jié)點(diǎn)。這個(gè)內(nèi)部壓

39、力點(diǎn)與一個(gè)外部壓力點(diǎn)相連，或與多個(gè)壓力不同的外部節(jié)點(diǎn)相連。與多區(qū)域模型相比，單區(qū)域模型所要求的條件較少，但無(wú)法提供建筑外墻上空氣滲透量的分布趨勢(shì)。多區(qū)模型（multi-zone model ）假設(shè)每個(gè)房間的特征參數(shù)分布均勻，則可將建筑的一個(gè)房間看作一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)窗戶、門(mén)、縫隙等與其他房間連接。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，可以預(yù)測(cè)通過(guò)整個(gè)建筑的風(fēng)量，但不能提供房間內(nèi)具體的溫度與氣流分布信息。該方法是利用伯努利方程求解開(kāi)口兩側(cè)的壓差，根據(jù)壓差與流量的關(guān)系就可求出空氣流量。它只適用于預(yù)測(cè)每個(gè)房間參數(shù)分布較均勻的多區(qū)建筑的通風(fēng)量，不適合預(yù)測(cè)建筑內(nèi)部的氣流分布。對(duì)于多區(qū)計(jì)算，可以利用前述理論進(jìn)行計(jì)算，也可利用軟件進(jìn)行

40、計(jì)算。常用軟件有 CONTAMW、SPARK、COMIS、EnergyPlus、DOE-2、MIX、DEST 等軟件是基于 多區(qū)模型來(lái) 預(yù)測(cè)氣流及溫度分布。 計(jì)算一般步驟：（1 ）建模：建筑模型的建立（常用的建模軟件有：DesignBuilder、SketchUp，AUTOCAD ），建筑模型參數(shù)的輸入（2） 軟件中設(shè)置參數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算。（3） 輸出計(jì)算結(jié)果。4.3 計(jì)算流體力學(xué)（CFD）4.3.1 計(jì)算流體力學(xué)（英文全稱為Computational Fluid Dynamics ,簡(jiǎn)稱為CFD）為數(shù)值模擬或數(shù)值仿真的 一種方法，它是以電子計(jì)算機(jī)為手段，通過(guò)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示的方法，達(dá)到對(duì)工程

41、問(wèn)題及物理問(wèn)題進(jìn)行研究的目的。其基本原理是利用大量的網(wǎng)格將模型空間劃分為眾多微小的區(qū)域，并用數(shù)值方法求解控制流體流動(dòng)的微分方程，得出流動(dòng)參數(shù)在連續(xù)區(qū)域上的離散分布。由于區(qū)域眾多且微小，因此可近似模擬出流體的流動(dòng)情況。CFD方法，能提供空間內(nèi)流體流動(dòng)的具體細(xì)節(jié)，例如速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)分布的時(shí)變特性，使得傳統(tǒng)的建筑熱環(huán)境研究及設(shè)計(jì)過(guò)程發(fā)生了改變。同時(shí)， 數(shù)值模擬方法還可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)研究對(duì)象的整體通風(fēng)性能及環(huán)境參數(shù)，而且很容易從分析的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。據(jù)此提出的改進(jìn)方案只需重新計(jì)算一次就可以判斷、評(píng)估改進(jìn)是否有效，并更容易得到某些規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。這樣建筑熱環(huán)境研究、設(shè)計(jì)與優(yōu)化對(duì)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的

42、依賴性大為減少，能夠顯著縮短實(shí)驗(yàn)周期，降低費(fèi)用。4.3.2 常用的CFD軟件有Phoenics、Fluent、CFX、Flowvent、CFX、StarCD等等，在通風(fēng)空調(diào)領(lǐng)域應(yīng)用 較多的是Fluent和Phoenics。Phoenics軟件在與外界建模軟件接口方面有很大的優(yōu)勢(shì)，可以借助于3DMAX、CAD的工具建立模擬對(duì)象的空間模型，然后通過(guò)Phoenics的輸入接口導(dǎo)入分析域中。Fluent公司面向工程師、建筑師和設(shè)計(jì)師開(kāi)發(fā)的專業(yè)應(yīng)用于HVAC領(lǐng)域的軟件Airpak,它可以準(zhǔn)確地模擬通風(fēng)系統(tǒng)的空氣流動(dòng)、空氣品質(zhì)、傳熱、污染和舒適度等問(wèn)題。它在建立模型、劃分計(jì)算網(wǎng)格與后期處理方面都作了優(yōu)化。

43、與Fluent軟件相比較，Airpak使用起來(lái)更方便，適合對(duì) CFD技術(shù)與流體力學(xué)了解不多的建筑師、工程師使用。由于 Airpak依然使用Fluent作為數(shù)值求解內(nèi)核，所以計(jì)算結(jié)果與使用Fluent軟件得到的結(jié)果是一樣的。4.3.3 CFD模型就是我們常說(shuō)的計(jì)算流體力學(xué)在建筑通風(fēng)上的應(yīng)用，CFD模型采用數(shù)值的方法求解動(dòng)量、能量和質(zhì)量的偏微分方程。CFD模型的求解得到的是空間中空氣溫度、壓力、流速、水蒸氣分壓力、污染物的濃度和室內(nèi)外的紊流系數(shù)。使用CFD模型模擬通風(fēng)過(guò)程對(duì)使用者的能力提出了更高的要求，對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求也更高。CFD模型被廣泛地應(yīng)用于研究室內(nèi)空氣品質(zhì)、熱舒適性、防火和空調(diào)系統(tǒng)中。

44、4.3.4 相比于其他模型，CFD模型是最常用的分析方法，也存在很多CFD分析風(fēng)環(huán)境的軟件。CFD計(jì)算一般步驟：1 了解項(xiàng)目需求，確定模擬目的。2 確定計(jì)算域。3 建立物理模型。4 劃分網(wǎng)格5 確定湍流模型。6 輸入合理的邊界條件和其他物性參數(shù)。如采用非穩(wěn)態(tài)模擬，還應(yīng)輸入合理的初始條件。7 設(shè)定其他必要的計(jì)算控制參數(shù)。8 對(duì)結(jié)果進(jìn)行展示和分析。4.3.5 CFD建模模擬注意事項(xiàng)。1 建模及簡(jiǎn)化通用原則。1）物理模型的幾何模型尺寸應(yīng)按照實(shí)際建筑尺寸1:1 構(gòu)建，應(yīng)包含重點(diǎn)組件；2）物理模型宜按需簡(jiǎn)化，并以對(duì)象物理量不受顯著影響為前提；3）可根據(jù)模型和邊界條件的對(duì)稱性設(shè)置對(duì)稱面。2 計(jì)算域的確定：

45、1） 基于 CFD 軟件采用室內(nèi)外聯(lián)合模擬的方法時(shí)，水平方向的長(zhǎng)和寬應(yīng)大于5倍建筑樓高、垂直方向的計(jì)算區(qū)域應(yīng)大于4倍建筑樓高。2）基于CFD軟件采用室外、室內(nèi)分步模擬法時(shí)，室外模擬的設(shè)定和流程需依據(jù)風(fēng)環(huán)境模擬相關(guān) 規(guī)定。3 物理模型構(gòu)建參照如下原則：1）建筑門(mén)窗等其他通風(fēng)口均應(yīng)根據(jù)常見(jiàn)的開(kāi)閉情況進(jìn)行建模。2）自然通風(fēng)的開(kāi)口面積應(yīng)按照實(shí)際的可開(kāi)啟面積進(jìn)行設(shè)置。3） 目標(biāo)建筑的室內(nèi)空間的建模范圍應(yīng)構(gòu)建所有室內(nèi)隔斷，宜包含大型櫥柜類家具，可不包含桌、椅等不顯著阻隔通風(fēng)的家具。4 網(wǎng)格優(yōu)化：1）采用室內(nèi)外聯(lián)合模擬的方法時(shí)宜采用多尺度網(wǎng)格，室內(nèi)的網(wǎng)格應(yīng)能反映所有顯著阻隔通風(fēng)的室內(nèi)設(shè)施，網(wǎng)格過(guò)渡比不宜大于

46、2。2）采用室內(nèi)、室外分步模擬的方法時(shí)，室內(nèi)的網(wǎng)格應(yīng)能反映所有顯著阻隔通風(fēng)的室內(nèi)設(shè)施，通風(fēng)口上宜有9個(gè)（3x3）以上的網(wǎng)格。5 湍流模型的選取。根據(jù)計(jì)算對(duì)象的特征和計(jì)算目的，選取合適的湍流模型。常用的湍流模型有：標(biāo)準(zhǔn)k-模型、RNG k-模型、LES模型等6 室外邊界條件：統(tǒng)一設(shè)定基礎(chǔ)邊界條件。溫?zé)岘h(huán)境模擬的基礎(chǔ)邊界條件為室外風(fēng)速、風(fēng)向，室外氣溫。應(yīng)當(dāng)根據(jù)項(xiàng)目地的實(shí)測(cè)值以及模擬目的確定基礎(chǔ)邊界條件。7室內(nèi)邊界條件：對(duì)于空間高度 W5rf空間體量W 10000m的空間，自然通風(fēng)模擬時(shí)，可不考慮室內(nèi)熱邊界條件；以分析室內(nèi)熱環(huán)境作為模擬目標(biāo)的，或中庭空間大于上述標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)合理設(shè)定熱邊界條件。附錄A

47、:風(fēng)壓系數(shù)Cp風(fēng)壓系數(shù)的計(jì)算Cp(P B)/0.5 0v2(A.1 )主視圖平面圖（b）（a）平頂建筑（b）斜頂建筑圖圖A-1建筑風(fēng)壓分布建筑物表面的風(fēng)壓分布由建筑物相對(duì)于主導(dǎo)風(fēng)向的位置以及建筑本身的幾何形狀決定。迎風(fēng)面的風(fēng)速受風(fēng)本身以及在建筑表面風(fēng)向偏轉(zhuǎn)的影響而具有正的壓力系數(shù)（高于風(fēng)的靜壓值），建筑物的頂部和背風(fēng)面（風(fēng)的下游）由于在頂部和迎風(fēng)墻面相交處產(chǎn)生邊界層從建筑表面分離而具有負(fù)的壓力系數(shù)（低于風(fēng)的靜壓值）。建筑物側(cè)面的風(fēng)壓系數(shù)可正可負(fù)，這取決于它們相對(duì)主異風(fēng)向的傾角。圖A-1 （a）和（b）分別展示了在平屋頂和斜屋頂建筑上的壓力系數(shù)分布情況。通過(guò)開(kāi)口的空氣流動(dòng)除了受外部壓力影響外，還

48、受內(nèi)部壓力的影響， 內(nèi)部壓力受風(fēng)壓和熱壓的共同影響。假定風(fēng)壓是唯一的作用壓力，內(nèi)部沒(méi)有分隔物的建筑的內(nèi)壓可以利用通過(guò)流動(dòng)開(kāi)口的質(zhì)量守恒原理來(lái)獲得。例如，一個(gè)由四面墻構(gòu)成的建筑物，每個(gè)面上有一個(gè)等面積的開(kāi)口，四個(gè)開(kāi)口中有一個(gè)進(jìn)風(fēng) 口，三個(gè)出風(fēng)口，假設(shè)外部壓力系數(shù)為cpn,其中n=14為壁面號(hào)，內(nèi)部壓力系數(shù)為 Cpi ,那么進(jìn)入或離開(kāi)每個(gè)開(kāi)口的風(fēng)量 Qnl有如下關(guān)系：1/2Qn如果空氣通過(guò)開(kāi)口 1 (正Cp)進(jìn)入，從其余三個(gè)開(kāi)口1/2Cp1 Cpi舉例說(shuō)明：如果Cp1 0.8, Cp2 Cp3 0.4, Cp4Cpi(負(fù)Cpi(A.2)Cp)離開(kāi)，那么Cpi可以由如下方程計(jì)算Cpn1/2(A.3)

49、0.3代入以上數(shù)值，求解上式得到：Cp1 0.24 。如果存在內(nèi)部分隔物，而且在建筑物外表面和內(nèi)部分隔面上都有開(kāi)口，那么每個(gè)內(nèi)部區(qū)域的Cp必須按照上面的方法求出。如果每個(gè)開(kāi)口的面積不相等，則應(yīng)在下面的流量計(jì)算式中包括每個(gè)開(kāi)口的面積，Q Aeff J2 P/ 0(A.4)式中 Aeff CdA。1_2. _ _ ,P20vCpnCpi(A.5)使用以上幾個(gè)計(jì)算式時(shí)需要帶入正確的風(fēng)速值，它一般對(duì)應(yīng)于建筑物高度H。通常需要考慮建筑物的高度以及該地點(diǎn)附近存在的阻礙空氣流動(dòng)的因素，利用 ：zv cHb(A.6)vr來(lái)進(jìn)行修正。表1式中的地形因素地形cb開(kāi)放平原區(qū)0.680.17被分散風(fēng)分割的地區(qū)0.52

50、0.20城市0.350.25都市0.210.33(該方法參考 Hazim B. Awbi «Ventilation of Buildings »建筑通風(fēng)李先庭 趙彬 譯)附錄B:有效熱量法有效熱量法（即 m值法）：對(duì)于有強(qiáng)大熱源的工業(yè)廠房等建筑，沿建筑高度方向空氣溫度分布是 比較復(fù)雜的，在熱源上分會(huì)形成熱射流，熱射流開(kāi)始的溫度是很高的，隨著熱射流的上升， 周圍空氣不斷卷入，溫度逐漸下降，到達(dá)建筑上部開(kāi)口時(shí)射流溫度并非為排風(fēng)溫度工。射流大部分從排風(fēng)口排出，而另一部分則從四周回流， 進(jìn)入工作區(qū)，從而將車間余熱量的一部分又帶回到工作區(qū)，影響工作區(qū)的溫mQ 。有效余熱量和車間總余熱量Q之間的比值 m稱為有效熱量系度，這一部分余熱稱為有效余熱量 數(shù)。這個(gè)建筑建立熱平衡方程Q GcT0Gc(TeGcTeTo)(B.1)以工作區(qū)建立熱平衡方程:mQmQGcToGcTwGc(Tw T0)(B.2)聯(lián)立（1）式（2）式得:Tw Tom (B.3)TeToTeToTw-0m利用m值從公式（3）可以確定排氣溫度 Te。m值的大小主要取決于熱源的集中程度和車間熱源的布置，各種房間的有效熱量系數(shù)見(jiàn)表1:表1各建筑有效熱量系數(shù)序號(hào)生產(chǎn)廠房名稱m值1煉鋼車間：1、平爐、轉(zhuǎn)爐、電爐跨間0.42、鑄錠跨間0.33、脫錠跨間0.34、余熱鍋爐房0.72軋鋼車間：1、均熱