1、夏熱冬冷地區(qū)自然通風對建筑熱濕環(huán)境的影響摘要：介紹了自然通風研究的現(xiàn)狀，并以某公共建筑為研究對象，通過建立該建筑自然通風的物理模型，設定相應的邊界條件和網格劃分，選用數(shù)學模型，運用CFD分析了不同室內外溫差對室內溫度場和速度場的影響規(guī)律，得出該特征氣候區(qū)的通風策略。該研究結果可為與氣候相近的地區(qū)建筑設計以及建筑節(jié)能改造提供技術參考。 關鍵詞：夏熱冬冷；通風；建筑熱濕環(huán)境中圖分類號：TU834.5 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）05-0101-03自然通風在提高室內空氣品質的同時，也能起到很好的節(jié)能作用。重慶大學的李百戰(zhàn)將遮陽技術與自然通風技術相結合，研究發(fā)現(xiàn)，兩者結合
2、可以有效改善室內的熱濕環(huán)境，同時達到節(jié)能的目的。潘剛以研究了建筑的通風面積與自然通風量的相互影響，得到了自然通風在建筑節(jié)能中的權重。西安建筑科技大學的楊柳以北方嚴寒或者寒冷地區(qū)的辦公室為例，分析了夜間通風降溫除濕的可行性，并將氣候降溫潛力作為夜間通風的量化指標。重慶大學的付祥釗要求熱濕地區(qū)的公共建筑設計時需著重考慮自然通風設計，輔助以機械通風的設計思想。重慶大學的王勇利用數(shù)值模擬和實驗，分析了自然通風對建筑降溫除濕的效果及規(guī)律，為建筑節(jié)能設計提供了一種有效的新思路。甘靈麗以重慶地區(qū)的特征氣候為基礎，分析并得到了自然通風（間歇通風）的時效性，提出了針對非穩(wěn)態(tài)氣候條件下的自然通風策略。李?M以統(tǒng)計
3、分析的方法，對上海辦公樓的自然通風利用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析，研究發(fā)現(xiàn)，自然通風能夠有利于提高室內的通風換氣次數(shù)并能滿足室溫的要求，以此達到降低建筑能耗的目的。自然通風屬于可再生的新能源，因此，自然通風具有很強的地域性氣候特點，只有針對相應氣候條件下，選取該地區(qū)的典型建筑進行針對性的分析，才能了解本地區(qū)自然通風的節(jié)能潛力，為建筑節(jié)能改造及建筑設計提供可靠的依據(jù)和參考。基于此，本文以夏熱冬冷地區(qū)的氣候特征為例，數(shù)值模擬分析了自然通風對公共建筑室內熱濕環(huán)境的影響規(guī)律。一、數(shù)值模擬的基本條件（一）物理模型的建立選擇該地區(qū)的典型公共建筑的大堂作為本研究的物理模型，該建筑屬于坐南朝北，以下部位均采用玻
4、璃幕墻結構：南北兩個朝向的外墻，東西兩個朝向的墻體以及屋頂，剩余部分均為內圍護結構。由于本建筑的大堂沒有側面窗戶，本研究準備對有側面窗戶的情況進行數(shù)值模擬分析，門口作為空氣的入口，側面窗戶作為空氣的出口。其物理模型見圖1。（二）邊界條件的設定在采用CFD進行數(shù)值計算過程中，邊界條件的合理設置具有舉足輕重的作用，通常應該盡可能地使其與實際情況相一致。本研究中，設置室內外溫差為3（1）及7（2）兩個情況的工況，工況（1）屬于將窗戶開啟到最大的情況，門口進風風速與窗戶的出風風速相等，均為0.8m/s，工況（2）屬于窗戶開啟較小的情況，門口進風風速及窗戶出風風速均為1.3m/s。（三）數(shù)學描述及湍流模
5、型的選取1.數(shù)學描述。流體的流動可以用三大方程來進行描述，包括流體的連續(xù)性方程、動量守恒方程和能量守恒方程。其通式為：+div（u）=div（grad）+S （1）式中，-通用變量；S-源項；-擴散系數(shù)。2.湍流模型。湍流分為自由湍流和近壁面湍流兩種情況，通常采用N-S方程來描述湍流產生的機理，標準k-模型在數(shù)值計算中精度較高、計算量較為適中，故，標準模型在目前的流場模擬中被廣泛應用。其表達式為：=+？搖+G+G-Y （2）=+？搖+C（G+CG）-C （3）式中，G-浮力產生的湍動能，G-速度梯度產生的湍動能；Y-耗散率。=Ck/，C=0.09，C=1.92，C=1.44，耗散率與湍動能k的
6、湍流普朗特數(shù)分別為=1.3，=1.0。二、數(shù)值模擬結果及討論（一）溫度場模擬結果不同斷面速度場模擬結果見圖2。由圖2（ad）可知，室內的溫度場呈對稱分布，并且具有熱力分層，隨著室內外溫差的增大，2m以下的區(qū)域溫度呈現(xiàn)上升的趨勢，其中，2m斷面處的溫度增加了2.1K，10m斷面處的溫度增加了2K，其溫度梯度也呈現(xiàn)增加的趨勢，總體上還是能夠滿足熱體舒適性的要求。從不同工況下溫度場的分布情況可知，當室內外的溫差變大的時候，室內垂直方面的溫度梯度相應增加，水平方向的溫度場部分不均勻。（二）速度場模擬結果不同斷面速度場模擬結果見圖3。從圖3（a、b）可知，工況1的新風的空氣齡較工況2小，工況1的新風與室
7、內空進行熱交換后被排除室外，而工況2的新風與室內空氣進行熱交換后，大多聚集在房間的上部，使室內的溫度呈現(xiàn)上升之勢。由于受到熱源的影響，室內形成較弱的速度場，其中，受熱的氣流由于密度小而上升，但是其上升的速度較小，由于受到近壁面摩擦阻力的影響，由此形成了較小的回流和漩渦。從圖3（cf）發(fā)現(xiàn)，流場以射流的軸線對稱分布，在軸線的兩側呈現(xiàn)出漩渦和回流區(qū)。其中，隨室內外溫差增大，室內的速度分布呈現(xiàn)顯著的變化。三、結果討論從以上分析可以看出，室內外的溫差變化直接影響室內溫度場的分布，但是溫度場的變化規(guī)律不受室內外溫差變化的影響，不同工況條件下，房間的熱力分層高度基本不變，均為2m處左右。室內外溫差對工作區(qū)
8、的溫度分布的影響較大，但是對工作區(qū)以上區(qū)域的影響甚微。室內工作區(qū)的溫度梯度隨室內外溫差的增加而受到了較大的影響，其房間工作區(qū)以上的區(qū)域溫度也有所增加，房間內的熱力分層依然保持基本不變。不同條件下，由于卷席作用，新風射流沿射流方向的速度逐漸減小，并且在射流軸線的兩側會出現(xiàn)回流區(qū)和漩渦。四、結論通過綜上所述的分析可得，室內的溫度梯度隨開窗面積的減小而增加；新風射流軸線兩側會出現(xiàn)回流區(qū)及漩渦；由于射流的卷席作用，新風射流的軸心速度逐漸減小。參考文獻：1Chris J.Koinakis.Combined thermal and natural ventilation model for long-te
9、rm energy assessment：validation with experimental measurementsJ，Energy and Buildings，2005，（37）：311-323.2姚潤明，陳啟高，李百戰(zhàn)，彭緒亞，馮雅.通風降溫建筑室內熱環(huán)境模擬及舒適研究J.暖通空調，1997，27（6）：5-9.3潘剛.上海地區(qū)辦公建筑中自然通風利用的數(shù)值研究D.哈爾濱工業(yè)大學，2006.4亓曉琳.北方辦公建筑夜間通風降溫潛力及適用性研究D.西安建筑科技大學，2009.5張敏敏.重慶市公共建筑通風設計研究D.重慶大學，2009.6譚濤，王勇，羅慶.利用自然通風技術降低建筑能耗研究J.建筑節(jié)能，2007，5（35）：12-14.7甘靈麗.夏熱冬冷地區(qū)住宅間歇通風研究D.重慶大學，2008.8章宇峰.自然通風與建筑熱模型耦合模擬研究D.清華大學，2004.9李?M，王菊花，仇中柱.辦公建筑自然通風節(jié)能效果模擬J.制冷空調與電力機械，2010，31（13）：59-63.10林俊峰（導師：王怡）.陜西省三類氣候條件下自然通風的應用策略研究D.西安建筑科技大學碩士論文，2011.11王禹，唐易達，梁爽.綿陽地區(qū)不同自然通風策略對公共建筑基礎室溫及能耗的影響J.建筑科學，2012，（04）.
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