下沉式庭院建筑室内自然通风的研究与优化

《下沉式庭院建筑室内自然通风的研究与优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、下沉式庭院建筑室内自然通风的研究与优化　　【摘要】随着城市化的发展，较多的下沉式庭院建筑出现在西安城市中心、高校，与传统建筑相比，此类建筑是否会满足人的舒适性，是否具有较好的自然通风效果。本文以西安地区某下沉式庭院建筑为研究对象，通过对庭院内自然通风效果的研究，确立不同下沉高度下，各自然通风房间换气次数，以此为数据，确定适合于西安地区下沉式庭院下沉高度。【关键词】自然通风；下沉式庭院；下沉高度；　　随着我国城市化加剧，城市人口密集，城市地上用地增大，城市空间呈现出结构复杂化、多样化的趋势，扩大了城市空间的容量。地下空间的发展已成为新兴的稳步发展的

2、国际化潮流。大多数地下建筑都属于封闭空间，而且基本上都采用机械通风空调系统[1]，这种空调系统虽然能很好的解决地下空间空气环境品质问题，但其耗能也是相当大的，目前，我国约有15%的电能用在空调能耗上，新风能耗又占总空调能耗的25%-38%。相对地上建筑，地下建筑在通风环节消耗的能源要更高，过高的使用成本肯定会限制人们对地下空间的开发利用[2]。因此许多设计者对地下空间采用自然通风进行了研究，探索自然通风在地下空间中的应用潜力。　　受西安地区地貌、气候等特点影响，很多下沉式庭院建筑较多的出现在城市中心、高校，此类建筑是否会满足人的舒适性，是否具有较

3、好的自然通风及采光效果。因此对西安地区下沉式庭院建筑的自然通风进行研究就显得比较重要。　　　　一、研究方法　　本文以西安某高校教学建筑的几个下沉式教室为研究对象，采用计算流体力学方法对其室内风环境进行数值模拟。首先，比较不同下沉高度对下沉庭院房间内自然通风引入的影响，分析三种截面下几个教室在不同下沉高度下室内气流组织分布情况；最后，综合下沉庭院室外风环境、室内风环境给出合理的下沉高度。　　二、数值模拟的方法与边界条件确定　　下沉式庭院室内研究对象的确定　　国内外很多学者对室外风场的研究表明，当带有下沉式庭院的建筑与来流风成一定角度时，建筑各面前后

4、压差都不同，本文选取了研究教学建筑迎风面最大风压区、侧面正压区、迎风面部分负压区为研究对象。　　网格形式的划分　　在对室内风场进行模拟时，网格的形状、数量、尺寸、排列形式都对流场的模拟结果影响很大。室内模拟时由于模型的几何形式不变，本文模拟的建筑物在建模时均采用非结构化网格。建筑物各个研究房间网格划分为图；　　边界条件　　对建筑室外风环境模拟时为了简化几何模型，将所研究的建筑物认为实体建筑，这导致在建筑开口位置产生绕流与回流现象，使得风不能流入这些开口，但在建筑物前后会形成压差，这些表面压力可以通过对模型表面截取点获得。本文在研究室内风场的基础上

5、，对室外风环境进行了模拟，实体建筑表面产生的压力为边界条件，对室内建筑各门窗进行压力边界条件设置，根据来流风向及压力正负判定压力入口与压力出口，具体压力数值如表、、。　　结合表、、与图、可以得出，对于南向101教室窗口1、2设为压力入口，窗口3及门1、2设为压力出口；对于南向105教室窗口1、2及门1设为压力入口，窗口3、4及门2设为压力出口；南向108教室与101教室对称，门1、2及窗口3设为压力入口，窗口1、2设为压力出口；　　三、下沉式庭院室内风场模拟结果分析　　本文你应用Fluent软件对室内风场进行模拟，利用改变下沉庭院下沉高度后通风口

6、处边界条件的变化，分别对下沉式建筑物的三个房间室内进行模拟，并将结果进行分析、评价，最终为工程设计初期提供相关数据。　　下沉式庭院高度变化对建筑室内自然通风模拟分析　　模拟工况和目的　　模拟分析的目的：　　1.通过对不同下沉高度时建筑物三个房间室内风环境的模拟，分析其各工况下流场的规律，计算各个房间室内通风量以及换气次数，最后综合评价房间内自然通风状况。　　模拟分析　　1.通风量及通风换气次数　　当建筑物开口两侧存在压差时，空气就能通过开口并形成自然通风。通过开口的空气流量由伯努利方程导出[3]。其表达式为3-1式。　　2.建筑物通风孔尺寸及有效

7、面积　　结合实际测量，建筑物各房间门窗尺寸都相同，其中101与108教室都为3扇窗及2扇门，105教室为4扇窗及2扇门，其中窗半开的尺寸为1500mm×975mm，门半开尺寸为2100mm×665mm，模拟时认为门窗全部开启。表是通过计算得出的各房间通风开口情况。从表中可以看出，各个通风房间有效通风开口面积与地板面积比基本在5%以上。　　从图中可以看出，不同下沉高度下南向101教室流场分布规律基本相同，窗口1、2处风速较大，室内气流分布相对较弱，室内整体流场分布较为均匀，通风效果良好。风向沿窗口1、2轴心处向教室两边流动，并在局部形成较明显的涡旋

8、区。　　从图中可以看出，速度等值线间距为/s，速度较大区域均出现在窗口1、2及其延伸区域，最小区域都出现在窗口3后面的角落，教室整体风速