上海某公共展厅自然通风模拟研究

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1、上海某公共展厅自然通风模拟研究上海建科建筑节能技术有限公司戚大海张蓓红摘要采用正交试验设计的方法和CFD模拟技术考察在过渡季节，中庭两侧门是否关闭，来流风向以及来流风速大小这三个因素对室内气流组织的影响；研究最不利工况自然通风条件下的室内气流组织分布；对自然通风的时间尺度节能率进行了评估。结果发现在过渡季节，对于室内气流组织，中庭两侧门是否开启和来流风速的影响力相当，而来流风向影响最小。即中庭两侧门打开，来流风与通风口垂直时的自然通风效果最好;中庭两侧门的打开对充分利用室外空气消除室内负荷，延长

2、自然通风时间，提高室内舒适度和空气品质具有重要意义；正常情况下，全年至少有三分之一的时间可以实现自然通风，自然通风状况良好。关键词公共展厅自然通风正交试验CFDNaturalVentilationStudyofaPublicExhibitionRoominShanghaibyCFDSimulationQIDa-hai,ZHANGBei-hongShanghaiJiankeBuildingEnergyServiceCo.,Ltd.Shanghai200032,ChinaAbstract:Effec

3、tsofthreefacts(ifsidedoorsareclosed,directionofthecomingwindanditsvelocity)onairdistributionwereresearchedbyorthogonalexperimentaldesignandCFDsimulationintransitionseason.Airdistributionofthemostunfavorableconditionswasalsostudied,andtheenergy-saving

4、ratewasvaluatedfromthetimepointofview.Theresultsshowthatfactsofifsidedoorsareclosedandvelocityofcomingwindhavealmostthesameinfluenceontheairdistributionwhiletheeffectofdirectionofthewindisweakest.Itismeaningfultoopenthesidedoorsbecauseitcanremoveindo

5、orload,extendnaturalventilationtime,improvethermalcomfortandindoorairqualityeffectively.Naturalventilationcanlastonethirdoftheyear,whichisquiteenergy–efficient.Keywords:exhibitionroom,naturalventilation,orthogonalexperimental,CFD0引言良好的自然通风不但有利于室内空气品质

6、的提高，也有利于建筑节能、为考量某公共展厅在过渡季节自然通风的情况，需要预测自然通风状态下的室内气流组织。现有的预测气流组织的方法主要有4种：射流公式法、ZonalModel法、计算流体力学（CFD）法以及模型试验法。由于CFD方法具有对房间几何形状复杂程度基本无限制、结果详细、实用性强、可靠性好等优点，尤其是其结果完备性的特点，使得研究人员只要获得准确的数值模型，就能够对室内气流组织进行科学地预测和评价，因此其应用日益广泛。本文利用数值模拟技术对展厅进行自然通风模拟研究。1自然通风模拟1.1模

7、型建立物理模型如图1所示，建筑正面正对东南朝向。根据相关研究确定其流场模拟的计算区域为：建筑物上游区域、下游区域、宽度和高度分别为建筑物宽度的3倍、10倍、长度的6倍和高度的6倍[1]。图2中建筑正面和背面有自然通风口，中庭东北和西南侧分别有玻璃门和百叶窗，自然通风时三扇玻璃门和上面的百叶窗可以全部打开。图1物理模型图2展览厅侧面图0.1控制方程采用RNG模型。方程和方程为[2]：（1）（2）0.2边界条件的确定0.2.1来流风角度、速度和温度的确定在过渡季节（通常是3～4月以及10～11月），

8、可以充分利用室外空气调节室内温度，即通过自然通风承担室内部分或全部负荷。相关研究表明：上海地区在过渡季节风向多在900～1500之间（如图3所示），且在测试高度10m处出现频率最大的风速是3～5m/s[3]。所以本文的来流方向定为900和1350，而风速则取3m/s和5m/s。由于来流风速大小随高度而变化，服从幂指数规律，指数在梯度高度内不变，且本身也是的函数，即：（3）其中，为在高度处的风速，参考高度一般在10m高度处。即取10m高度的平均风速。不同的地面条件，幂指数不同，一般在0.14～0.