广大学报 高层住宅中庭结构特性对其自然通风影响研究.pdf

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1、第9卷第3期广州大学学报(自然科学版)Vo1．9No．32010钲6月JournalofGuangzhouUniversity(NaturalScienceEdition)Jun．2010文章编号：1671-4229(2010)03—0060-06高层住宅中庭结构特性对其自然通风影响研究李念平，张敏慧，侯素娟，何东岳，李靖(湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082)摘要：运用Airpak软件对高层住宅建筑中庭断面尺寸等结构特性，文章对其自然通风的影响进行了数值模拟研究和实验验证．在同一建筑平面结构条件下，分别选用30、39、48、57、66及75m等不同高度的住宅

2、建筑为研究对象．同一建筑高度对应选用6个不同尺寸的矩形中庭，分别对其热压通风进行了数值模拟研究．研究结果表明：同一建筑高度下，中庭断面尺寸大的高层住宅建筑热压通风效果好；建筑高度每增加】脚，矩形中庭边长尺寸需增大0．043m才能满足热压通风下的各住户室内热舒适环境．关键词：数值模拟；高层住宅建筑；中庭；自然通风中图分类号：TU834．1文献标志码：A建筑的可持续发展和城市住房日益紧张，使对其自然通风的影响进行研究，力图寻求建筑高得具有中庭的高层住宅建筑形式备受建筑师们的度与其内部中庭尺寸两者问的定量关系，为工程青睐．住宅建筑内中庭有着能够引入自然光、创造设计提供理论

3、参考依据．舒适的室内环境和良好的通风状况等功能．本文选择有代表性的具有中庭的高层住宅建筑作为研1数值模拟究对象，通过数值模拟来分析该类型建筑的热压通风问题．1．1物理模型及模拟工况王崇杰¨等通过对济南地区3栋公共建筑的选用具有中庭空间的一梯两户对称式高层住实测，分析了影响中庭热舒适度的因素，并提出了宅建筑，建筑外围尺寸为15000mm×15000mm，改善措施．杨建坤等通过数值模拟的方法，研层高3000mm，物理模型如图1．中庭位于建筑中究了上海一实际中庭建筑的自然通风问题，得出心，不同中庭尺寸如表1．窗户尺寸均为2000mm×了该建筑对自然通风的适用结果．陈靖等对

4、甘1500mm．肃某博物馆中庭热环境进行了数值模拟分析．1．2边界条件KOTANI-5]对4个拥有不同中庭尺寸的高层住考虑到自然通风主要适用在春秋过度季节和宅建筑进行了问卷调查，以弄清居住者对实际环炎热季节温度相对较低的夜晚，取室外温度为20境的评价；同时通过风洞实验对风压和热压作用℃．为简化计算模型，不考虑各热源间的辐射作下的高层住宅中庭的通风问题进行了初步探讨和用．建筑墙体除楼板外均为绝热墙体，使热量交换研究．PRIYADARSINI。。研究了运用烟囱效应加全部通过热对流来完成．楼板为平面热源，各层楼强高层住宅建筑自然通风效果，得出了随着烟囱板发热量均为15kW

5、(楼板面积约为100m，室内尺寸的增大，该建筑的自然通风效果变好的结论．冷负荷取150W·m)．窗口均为自由出流边界综上所述，国内外大量学者对中庭内环境作条件，具体设置参考文献[7]．模拟工况详见表2．了相当程度的研究，并且取得显著成果，但是这些1．3选择控制方程结果都只作了定性的分析，没有给出定量的结果．室内空气流动一般为低速流动，流速通常在本文就对高层住宅建筑中庭断面尺寸等结构特性10m·s以下，而实际密度变化比较小，可认为收稿15t期：2009一l1—11；修回日期：2009—12—24基金项目：国家自然科学基金项目(50778064)资助作者简介：李念平(1

6、962一)，男，教授，博士生导师．E-mail：linianping@126corn第3期李念平等：高层住宅中庭结构特性对其自然通风影响研究61空气流动符合Boussinesq假设．流体中的粘性耗散对流和混合对流流动的零方程湍流模型．室内空略而不计：除密度外其它物性为常数；对密度变化气湍流流动的控制微分方程可以用通式表示为仅考虑动量方程中与体积力(如浮升力)有关的{，_(p)+div(puq5一Fgradq5)=S(1)项，其余各项中的密度作为常数．空气流动通常都U是湍流流动．采用MIT零方程模型能获得比K—式中，代表流体的速度、焓(温度)等物理量．室模型更为准确的

7、结果，且MIT零方程模型对室内内零方程紊流模型通行式(2)计算紊流系数，．等温和非等温流动能快速获得模拟结果，并能保=0．03874pvL(2)证一定的准确度．鉴于此，计算中采用了CHENl8等式中，P为流体密度(kg·m)；是速度(nl·s)；根据直接数值模拟结果提出的适合模拟室内自然为与最近墙的距离(m)，0．03874为经验数值．单位mml50002750200055002000275011．11-’窗窗75000-0卜住户1A窗Juuu0中庭楼梯0寸T。N窗t0~3住户2卜窗窗Z(a)侧面图(b)平面图图1具有中庭的高层住宅建筑物理模型Fig．1Conf