兩種開窗形式的室內(nèi)自然通風(fēng)效果模擬對(duì)比分析

李洪珠

( 筑博設(shè)計(jì)股份有限公司，廣東 深圳 518000 )

兩種開窗形式的室內(nèi)自然通風(fēng)效果模擬對(duì)比分析

李洪珠

( 筑博設(shè)計(jì)股份有限公司，廣東 深圳 518000 )

不同的開窗方式對(duì)室內(nèi)自然通風(fēng)影響較大，本文以深圳某辦公建筑為例，采用數(shù)值模擬方法計(jì)算傳統(tǒng)外開上懸窗和隱藏式豎向開窗情況下室內(nèi)風(fēng)速分布，進(jìn)而對(duì)比分析其自然通風(fēng)效果，為建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

上懸窗；豎向開窗；自然通風(fēng)；數(shù)值模擬

建筑自然通風(fēng)可以減少空調(diào)系統(tǒng)的使用時(shí)間，降低能耗，為室內(nèi)提供新鮮空氣，有利于人體的生理和心理健康[1，2]。不同的開窗方式可以對(duì)室內(nèi)的氣流組織造成完全不同的效果。在建筑設(shè)計(jì)中，根據(jù)項(xiàng)目情況選擇合適的開窗方式，可以提高用戶使用舒適度，提升建筑品質(zhì)，同時(shí)節(jié)約能源。傳統(tǒng)的開窗方式有推拉窗、平開窗、上懸窗等，目前的高層辦公建筑較多采用上懸窗開窗方式。

在深圳某辦公樓的設(shè)計(jì)過程中，建筑設(shè)計(jì)人員提出一種豎向開窗方式，如圖1所示。在玻璃幕墻上采用條狀開口，并為了立面效果采用鋁板，并起到遮陽(yáng)效果。為了對(duì)比兩種不同開窗方式的優(yōu)劣，本文采用數(shù)值模擬方法進(jìn)行對(duì)比分析，為深圳某辦公建筑設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 數(shù)學(xué)模型

本報(bào)告采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法進(jìn)行模擬，所用軟件為FLUENT 13.0。

模擬中采用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型求解建筑周邊的湍流流動(dòng)，涉及到的控制方程主要包括：連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程，可以寫成如下通用形式：

圖1 隱藏式豎向開窗示意圖

圖2 模擬模型圖

圖3 室內(nèi)風(fēng)速云圖對(duì)比

式中各項(xiàng)依次為瞬態(tài)項(xiàng)、對(duì)流項(xiàng)、擴(kuò)散項(xiàng)和源項(xiàng)，其中ρ為密度，t為時(shí)間，u為速度矢量。

2 模擬結(jié)果及分析

2.1 計(jì)算幾何模型

根據(jù)深圳某辦公建筑的室外風(fēng)環(huán)境模擬結(jié)果，將得到的建筑立面風(fēng)壓差作為室內(nèi)自然通風(fēng)模擬的邊界條件，本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層為開敞式辦公，且分為上懸窗、隱藏式豎向開窗兩種工況，其模型如圖2所示。

2.2 模擬結(jié)果分析

兩種工況的室內(nèi)各平面風(fēng)速云圖如圖3所示。

經(jīng)過計(jì)算，豎窗開窗工況房間自然通風(fēng)換氣次數(shù)為17.6次/h，上懸窗工況房間自然通風(fēng)換氣次數(shù)為13.2次/h。由圖3結(jié)果對(duì)比可知，豎窗開窗方式室內(nèi)風(fēng)速大于上懸窗開窗方式，且室內(nèi)空氣分布均勻。

豎窗開窗方式室內(nèi)風(fēng)速沿高度方向，變化不大；上懸窗方式東北側(cè)空氣流動(dòng)較好，西南側(cè)空氣幾乎靜止，沿高度方向，空氣風(fēng)速有小幅增加，但增量不大。

表1 人的舒適感與風(fēng)速之間的關(guān)系

名稱風(fēng)速(m/s)人的感受無(wú)風(fēng)0

人的舒適感與風(fēng)速之間的關(guān)系如表1。上述兩個(gè)工況室內(nèi)空氣皆是軟風(fēng)，但工況2中二分之一左右的空間處于無(wú)風(fēng)情況。

3 對(duì)比分析結(jié)論

本文通過模擬計(jì)算得到上懸窗和豎向開窗方式下的深圳某辦公建筑標(biāo)準(zhǔn)層室內(nèi)風(fēng)速分布，可以得出以下結(jié)論：在相同的室外條件下，豎向開窗方式風(fēng)速略大，且室內(nèi)空氣分布比較均勻，室內(nèi)舒適度略好于上懸窗情況。

[1] 鐘立軍，曾藝軍.建筑的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)淺析[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，26(2):8-21

[2] 賈慶賢，趙榮義，許為全，等.吹風(fēng)對(duì)舒適性影響的主觀調(diào)查與客觀評(píng)價(jià)[J].暖通空調(diào)，2000，30(3):15-17

更正啟事：

作者馬冰奇于2016年3月2日發(fā)來(lái)郵件：“我的文章《相變蓄冷技術(shù)在食品冷鏈中的應(yīng)用與進(jìn)展》，請(qǐng)將我的地址(哈爾濱商業(yè)大學(xué)能源與建筑工程學(xué)院，黑龍江省哈爾濱市松北區(qū)學(xué)海街1號(hào)，150028)改為(哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江省哈爾濱市松北區(qū)松浦路297號(hào)，150027)。”因郵件沒有說(shuō)明是修改來(lái)稿中的作者單位，編輯部誤以為是修改贈(zèng)刊郵寄地址，為此該文刊出時(shí)作者單位仍誤為哈爾濱商業(yè)大學(xué)能源與建筑工程學(xué)院。

特此鄭重更正：本刊2016年第3期刊登的《相變蓄冷技術(shù)在食品冷鏈中的應(yīng)用與進(jìn)展》一文中，作者的單位為哈爾濱石油學(xué)院。

——《制冷》期刊編輯部

The Numerical Simulation of Indoor Natural Ventilation with Two Windows Opening Forms

LI Hongzhu

( Zhubo Design Group CO.，LTD，Shenzhen，518000，China )

It is obvious that indoor natural ventilation depends immediately on windows opening forms.This paper study indoor air distribution with the top-hung window or the vertical opening，and then analysis the effect of natural ventilation with comparative，in order to provide data basis for designing.

Top-hung window；The vertical opening；Natural ventilation；The numerical simulation

2017-1-20

李洪珠(1985-)，女，碩士，工程師，綠色建筑咨詢。Email：lihongzhu88888@163.com

ISSN1005-9180(2017)02-053-04

TU834 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：B

10.3969/J.ISSN.1005-9180.2017.02.011