热源强度对热压自然通风的影响研究.pdf

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1、L0WCARBoNWoRLD2015，6建筑·节能热源强度对热压自然通风的影响研究黎渭麟(广东省建科建筑设计院，广东广州5~0000)【摘要】在忽略室外风速影响的情况下，对于有一定内热源的建筑，室内热源强度对建筑物自然通风的影响是十分显著的。本文采用计算流体力学(CFD)方法，对具有内热源的典型民用建筑的自然通风进行数值模拟分析，得出不同热源强度下的密度场分布、压力场分布，并得出中和面高度及换气次数的变化规律。通过分析可知，无论是单面通风形式还是双面通风形式，室内热源强度的增加都会强化室内的热压作用，促进室外空气与室内空气的交换，有利于房间的自然避风。【关键词】热源强度；

2、热压自然通风；中和面；计算流体力学；数值模拟【中图分类号】TU834．1【文献标识码】A【文章编号】2095—2066(2015)16—0159—03引言p一室外空气密度；建筑的室内环境与人类生活质量息息相关．据调查．现代p一室内空气密度。人的一生中大约有90％左右的时间均是在室内度过的【l1．因此2自然通风物理模型的建立室内环境的好坏与否直接关系着每个人的日常生活和工作。本文对自然通风进行数值模拟，分为以下两种情况：①单自然通风作为一种被动式降温方法，不仅能够改善室内侧通风，设置为迎风面窗户全开，如图2所示；(穿堂式通风，空气质量，有助于减少建筑的能耗，还可以在一定程度

3、上解决两侧窗户全部开启，如图3所示。夏季或过渡季节的热舒适性问题，取代或部分取代建筑空调的使用。缓解城市居住小区的热环境恶化，削弱城市的热岛效应，近年来越来越多的受到人们的重视[2-5]。在建筑中．自然通风通常情况下是由风压与热压共同作用而形成的．但由于受到城市的地形和布局、城市建筑高度与建筑间距比值等诸多因素的影响，风压作用被：大地削弱，从而无法满足自然通风要求．使得我们不得不关注建筑热压作用的重要性。在忽略室外风速影响的情况下，对于有一定内热源的建筑．室内热源强度对建筑自然通风的影响是十分显著图2单面开口模型图3双面开口模型的。本文采用计算流体力学(CFD)方法进行模

4、拟，通过改变室内热源强度．对具有一般几何特征的民用建筑的自然通风进2．1物理模型行数值模拟．分析热压作用下室内流场分布随热源强度的变选择几何尺寸具有代表性的民用建筑建立物理模型，Lx化规律。WxH=4mx3mx3m。窗尺寸为1．2mxlm(高×宽)，室外压力为标准大气压1．013xl05Pa1热压作用下的自然通风原理2．2计算域及边界条件由于室内外空气的温度差及密度差的存在．从而导致沿流场计算域的选择对流场数值模拟的合理性有很大影着建筑物墙体垂直方向上的压力梯度的出现。由于压差的作响．合理的选择计算域不仅能保证流动充分发展还可以减轻用．驱动室内外空气的流动．从而形成热压作

5、用下的自然通计算机硬件负担．大大的缩短计算时间。风．亦即所谓的“烟囱效应”，如图1所示。确定本文模拟的计算域为：来流入口到模型迎风面距离—、、为4L．背风面到出口距离为8L，计算域长度为建筑模型长度的13倍．宽度为建筑模型的9倍，模型两侧分别为4W，高度为模型的两倍，即为2H，计算域如图4所示。=1厂-]{一_●‘●I图1热压作用下的自然通风(n)蜊税当室内温度高于室外温度时，沿建筑物墙体垂直方向。由下向上压力逐渐升高。当建筑物上下部均存在：口时，空气由下部的开口流入．从上部开口流出。反之。则气流方向相反。自兮然通风热压的大小取决于两个开口的高度差以及室内外空气0的密度差

6、。实际上。即便只有一个开口存在仍然有自然通风的；Z存在，此时建筑开口可以看成由上下两个开口加放置。0∞热压的大小与两开口的高度差和室内外空气的密度差有dU关。热压计算公式可以表示为：(b)俯桃I弼aP=gH(pw-p)(1)图4计算域畋式中：g——重力加速度；入口条件采用速度入口Velocity—inlet边界条件，出口条圭IH——两开口处的中心高差：件采用outflow边界条件。环境温度为300K，操作压力为蛙159