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室外温度对热压自然通风的影响研究
徐小虎 XU Xiao-hu（广东机电职业技术学院电气学院，广州 510550）摘要：在忽略风压影响的情况下，对于有稳定内热源的建筑，室外温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，对具有固定热源强度的典型民用建筑的自然通风进行数值模拟分析，得出不同室外温度下的密度场分布、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，对于双面通风形式，随着室外温度的升高会导致室内外密度差减小，阻碍室外空气与室内空气的交换，不利于房间的自然通风。教育期刊网 关键词 ：室外温度；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：（3-03作者简介：徐小虎（1988-），男，河南濮阳人，助教，研究生，研究方向为空调系统节能控制及系统优化。0 引言随着我国经济的飞速发展，能源消耗逐年增加，据统计目前我国建筑能耗占社会总能耗的30%左右，因此在我国对建筑节能、绿色建筑的要求日益严格。自然通风的合理利用不但能够可以节约能源，保持良好的室内空气品质，还可以在一定程度上解决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，近年来越来越多的受到人们的重视[1-4]。在我国暖通空调设计规范中提到建筑物设计时应尽量利用自然通风，设置有效地自然通风设施[5]。建筑自然通风是由热压与风压共同作用形成的，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。由于风压变化的随机性，在我国暖通空调设计规范中，对自然通风的设计仅考虑热压作用。在忽略风压影响的情况下，对于有稳定内热源的建筑，室外气象条件对建筑自然通风的影响是十分显著的[6]。本文采用计算流体力学（CFD）方法进行模拟，通过改变室外温度，对具有一般几何特征的民用建筑的自然通风进行数值模拟，分析热压作用下室内流场分布随室外温度的变化规律。1 热压作用下的自然通风原理由于室内外空气的温度差及密度差的存在，从而导致沿着建筑物墙体垂直方向上的压力梯度的出现。由于压差的作用，驱动室内外空气的流动，从而形成热压作用下的自然通风，如图1所示。热压的大小与两开口的高度差和室内外空气的密度差有关。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开口时，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的密度差。实际上，即便只有一个开口存在仍然有自然通风的存在，此时建筑开口可以看成由上下两个开口叠加放置[7]。2 自然通风物理模型的建立本文对热压作用下的自然通风进行数值模拟，采用穿堂式通风，两侧窗户全部开启，如图2所示。2.1 物理模型选择几何尺寸具有代表性的民用建筑建立物理模型，L×W×H=4m×3m×3m。窗尺寸为1.2m×1m（高×宽），室外压力为标准大气压1.013×105Pa。2.2 计算域及边界条件流场计算域的选择对流场数值模拟的合理性有很大影响，合理选择计算域不仅能保证流动充分发展还可以减轻计算机硬件负担，大大缩短计算时间[7]。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所示。入口条件采用速度入口Velocity-inlet边界条件，出口条件采用outflow边界条件。环境温度为300K，操作压力为1.013×105Pa。模拟采用三维非结构网格，如图3所示。3 室外温度对建筑自然通风的影响由于自然通风房间没有室内设计温度，因此CFD模拟中选取室外温度作为墙体和屋面的外壁面热边界条件，室外温度选取过渡季节与夏季典型室外温度，分别为18℃，27℃，36℃条件下，得到室外温度变化对自然通风的影响。在不同室外温度条件下，房间的自然通风势必会受到室外空气温度的影响，本文模拟选取过渡季及夏季典型室外温度，研究在不同室外温度条件下房间的自然通风过程。假定室内热源均匀分布于地面，热源强度为50W/m2固定不变，房间通风形式分为双面通风。在忽略室外风速的情况下，房间迎风面、背风面窗户全面开启，室内热源为50W/m2固定不变，模拟在双面通风条件下室外温度变化对室内自然通风的影响。表1为不同室外温度工况的参数设定。3.1 速度场分布由图4不同室外温度工况的室内速度场分布可以看出：①房间的速度场的分布规律并没有因室外温度的变化而发生改变。②随着室外温度的升高，室内空气流速有所减小，表明室外温度的升高阻碍了室内空气的流动。③窗口处的高速区的速度值随着室外温度的升高而有所减小，可以看出室外温度的升高使得室外空气流入室内的阻力有所增加。3.2 密度场分布 由图5不同室外温度工况的室内密度场分布可以看出：①房间内空气密度存在明显的分层现象，随着竖直高度的增加，空气密度逐渐增大。②室外气流流入室内，随着室外温度的升高，室内空气密度有所增大，从而使得室内外空气密度差减小，阻碍室内外空气的交换。3.3 压力场分布由图6可以看出，不管室外温度如何变化，各计算工况的压力场具有相同的压力变化规律：①房间压力存在明显的分层现象，室内压力小于室外压力，房间上部压力大于底部的压力值。②室内压力随着室外温度的升高有所增大，使得室内外压差减小，从而我们可以得出室外温度的升高不利于地面空气升腾，是不利于室内的自然通风的。3.4 中和面分布由表2中和面高度随室外温度的变化我们可以看出：①室外温度的升高，会使房间的中和面有所上升，说明在不同的典型季节室外温度下，房间中和面的高度是不同的，夏季的中和面高度大于过渡季节的中和面高度。②中和面高度有所上升，说明双侧开口增加了房间气流的扰动，有利于房间上下部分的气流混合，使得室外气流温度的变化影响到了中和面的高度。3.5 换气次数由表3不同室外温度工况下的换气次数可以看出，室外温度的增加，使得房间的换气次数减小，并且随着室外温度的升高，温度变化对房间换气次数的影响有所减弱。从而可以得出在双面通风条件下，室外温度的升高同样阻碍了房间污浊气体与室外新鲜气体的交换，不利于房间的自然通风。4 结论综上所述，可以得出以下结论：①在双面通风的条件下，室外温度的升高，会使房间的中和面有所上升，说明在不同的典型季节室外温度下，房间中和面的高度是不同的，且双侧开口增加了房间气流的扰动，有利于房间上下部分的气流混合。②在双面通风条件下，室外温度的升高阻碍了室内外空气交换，不利于房间的自然通风。③对于过渡季节，由于室外温度较低，可以充分利用自然通风来实现房间降温，同时补充室内新鲜空气。④在夏季，白天室外温度较高时，应采用空调来满足室内温度需求；当夜间室外温度降低时，可以考虑利用自然通风降低房间围护结构和家具的蓄热量，以减少第二天空调的启动负荷。教育期刊网 参考文献：[1]朱唯，狄育慧，王万江，等．室内环境与自然通风[J]．建筑科学与工程学报，2006，23（I）：90-94．[2]刘静，俞炳丰，高振生．低温送风系统的研究进展[J].建筑科学与工程学报，）：70-74．[3]王惠想，张伟捷.建筑空调能耗与城市热岛效应[J].河北建筑科技学院学报（自然科学版），）：23-27．[4]于洪林.建筑节能——浅析热压作用下的自然通风[J].城市建设理论研究（电子版），2012（18）.[5]GB ，采暖通风与空气调节设计规范[S].[6]庄江婷．高大厂房建筑自然通风模式的优化研究[D]．上海：同济大学，2008．[7]孙一坚．工业通风（第三版）[M]．北京：中国建筑工业出版社，1994．
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室内通风设计有哪些方法？
提问者：孟蝶梦|
时间： 14:54:22
已有3条答案
回答数：2415|被采纳数：5
燃烧的白磷
所有回答：&2415
进气和排气的管道联通
两种气孔设置的还可以的，只是没有加风机，形不成主动排风、主动进气
另外还有：如果是空房子，这样做是可以的，但是还要看这房间做什么用（用途不同，所需的换气量不同），家具摆放位置等，位置不同，风口位置也有不同的
回答数：12831|被采纳数：62
旧梦geng虐心
所有回答：&12831
自然通风的主要形式分为：单侧通风、穿堂风、热压通风等。
1)单侧通风的开口在会所房间的同一侧，另一侧是关闭的门，它是自然通风中最简单的一种形式，局限于房间的通风。空气的交换是通过风的湍流、外部的洞口和外部气流的相互作用来完成的。因此，单侧式局部通风的驱动力小，而且变化大。
2)穿堂风在会所装修设计中主要指当空气从房间一侧开口进入，从另一侧开口流出时形成的风。穿堂风取决于设计相对面开口是否充分打开，进气窗和出气窗之间的风压差大小，会所房屋内部空气流动阻力大小。房屋在通风方向的进深不能太大，一般最大有效进深大约为层高的5倍。此时驱动力主要是风压，但只要在进风口和出风口间有明显的高差，热压也有较明显的作用。大进深会所的通风效果受内部隔断和障碍物的影响，阻碍气流的运动。
会所装修设计在越长、越高，进深越小，其背风面产生的涡流区越大，流场越紊乱，对减少风速、风压有利。设计的迎风面产生正压，侧面产生负压，背面产生涡流，有气压差存在就会产生空气流动，根据地区的主导风向设计合理的间距，为设计组织良好的自然通风提供了可行性。
开口的会所装修设计对自然通风的利用也很重要。自然通风通过会所的开口流入或者流出，则会所开口的优化配置以及开口的尺寸、窗户的形式和开启方式、窗墙面积比等的合理设计，直接影响着会所内部的空气流动以及通风效果。开口的大小、开口的开启方式、开口的相对位置都会对自然通风造成影响。
3)热压通风指利用烟囱效应产生的通风。烟囱效应是烟囱内的空气被加热，温度高于外界温度，用室外的冷空气代替原来的热空气。而反烟囱效应是从室外吸入热空气，与烟囱内的冷空气交换，通常应用在炎热地区无风的早晨。烟囱越高，顶部与底部之间的温度、压力差越大，顶部通风口周围的空气速度就越大，这就增大了烟囱内空气的流动速度。
利用热压通风的会所装修设计方法有拔风烟囱和双层围护结构两种办法。拔风烟囱的主要功能是为了通风，尺寸大小仅为了迎合压降的需要。烟囱可以作为采光井、太阳吸收器等。烟囱可以是一个单独的烟囱，也可以是围绕会所的几个小烟囱。如果会所朝向繁华的街道，则可以把人风口放置在远离噪声和污染源的地方，而把烟囱放置在靠近街道侧。太阳烟囱是吸收太阳的热来增强热压。通常使太阳烟囱外表面(结合玻璃成分)位于会所向阳面，这样易于得到太阳辐射产生自然对流，使空气从会所内流人烟囱底部，而由烟囱顶部排出，外界空气进入会所中替换滞留的空气。为了用风压来加强烟囱效应，烟囱的出口应位于负压区，这样可以避免产生倒灌气流。双层围护结构的热压通风法对于高层会所比较有效。高层会所直接开窗通风容易造成紊流，不易控制，可以利用两层玻璃作为围护结构，玻璃之间留有一定宽度的通风道并配有可调节的百叶。冬季，双层玻璃之间形成阳光温室，增加了会所内表面的温度，有利于节约采暖。夏季，中午利用烟囱效应对通风道进行通风，使玻璃之间的热空气不断被排走，达到降温的目的；早晨利用反烟囱效应，使室内获得舒适的空气流动。
对于自然通风可能引起采暖负荷增加，可利用太阳能预热系统来对进入会所的新风进行预热，必要情况下，在冬季采用带有热回收装置的机械通风系统；对于自然通风可能引起的夏季过热，应当根据会所所处的气候区域，选择最适宜的被动式降温方式，在炎热干燥的地区，会所内应布置足够的蓄热材料，并在夜间充分冷却，白天室外气温高于室内气温时，关闭窗户，防止热气进入。对于自然通风可能引起的房间内风速过大、冬季室内温度过低、室外被污染的空气进入室内等情况，考虑采用相应类型的通风器(进气口)或新型窗体(如双层幕墙)。目前，国际上具有不同控制功能的通风器类型主要包括：压力控制通风器、湿度控制通风器、污染控制通风器和温度控制通风器；对于自然通风可能在无风天气中的通风不足，可以通过吊扇等机械设备作为自然通风的补充；对于因会所装修设计材料不足而降低被动式降温的效果的可能，通风口面积要达到地板面积的一定比率，同时需要有足够蓄热材料，否则会所就无法在白天成为热库。
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所有回答：&96503
室内通风对于排走卫生间的湿气和浊气是非常重要的，当然最好的通风方式是开窗对流，但很多卫生间都没有窗户，这就要靠排风扇了。
排风扇要根据卫生间大小选择合适的功率，特别要选择电机工作声音小的。如果在卫生间泡澡，那么就应该选择更大功率的排风扇。
另外，要使排风扇工作效果更好，就应该给卫生间留好进气口，大家知道使用排风扇的大多时候，卫生间的门是需要关闭的，如果卫生间的门密闭的非常严，那么排气的时候，没有太大空气能进入室内，排气效果会大打折扣，所以把卫生间门设计为带百叶的会更有利于卫生间排气扇的工作。
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⑧ Adissertationsubmittedto in withthe for TongjiUniversity conformityrequirements the ofMasterof degree Engineering on of OptimazationStudyApplication in NaturaIVentilation IndustrialPlants HighCeiling School：Mechanical Engineering Discipline：CivilEngineering and Air_conditioning Major：Heating，Ventilation Candidate：Jiang―TingZhuang 一
一 一 Liu Prof．Dong Supervisor：Associate March，2008 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，
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