摘  要: 應用商業軟件對某辦公樓的通風效果做了數值模擬. 計算基于Reynolds的時均控制方程以及RNGkε?湍流模型并以建筑室外環境模擬結果作為邊界條件, 求解辦公樓主要功能空間的流場、風速以及通風量. 研究表明, 使用數值方法可對建筑空間整體通風效果進行估算, 對于有嚴格要求的功能空間的通風設計具有一定的參考意義.  

關鍵詞: 辦公樓; 通風效果; 數值模擬; 邊界

引言 

自然通風作為一種有效的被動式節能策略, 不僅能利用可再生能源最大限度地降低不可再生能源的消耗, 而且能改善室內空氣品質, 更大程度上為人們提供健康舒適的室內環境, 符合綠色建筑的發展趨勢. 隨著可持續發展戰略的逐步推進, 人們對建筑節能愈發重視, 自然通風作為一項經濟環保的通風技術重新得到了重視[1].  

自然通風是當今綠色建筑中備受關注的一項重要技術措施. 風壓和熱壓這兩種驅動力可以促使自然通風的形成, 從而達到通風降溫、提高室內熱舒適狀態, 同時也可以通過通風換氣、增加新風來改善室內空氣質量. 風壓通風與熱壓通風往往互為補充、密不可分[2]. 本文基于風壓通風的理論基礎[3], 利用phoenics對新余市風馳新能源辦公大樓的室內通風效果進行分析研究.  

1 數值模擬 

1.1 研究對象 

該辦公樓項目位于新余市高新開發區中部, 用地性質為工業用地兼小部分配套服務用地. 東面為50m的泉州路, 北面為20m寬的城市支路, 西面和南面均為其它工業園. 該辦公樓為六層建筑, 建筑高度為25.8m, 辦公樓所屬廠區的整個用地形狀為不規則的長方形, 東西長約166.78m, 南北長約279.11m. 圖1為辦公樓效果圖, 圖2為整個廠區的平面布置圖. 

                                         

1.2 物理模型 

根據建筑設計圖紙以及其他相關資料建立室內自然通風模擬模型, 模型中通風開口尺寸按照可開啟部分有效面積設置. 主要分析辦公、會議等主要功能空間的室內氣流組織, 衛生間、電梯等非主要功能空間可以不予考慮. 圖3為分析所需的幾何計算模型.  

1.3 邊界條件 

根據建筑室外風環境模擬結果, 選取夏季主導風向為SE、平均風速為2.3m/s的工況模擬結果設置邊界條件, 模擬時取12個自由流出邊界, 圖4為邊界分布圖, 辦公大樓自由流出邊界的臨界取值見表1.

1.4 模擬結果與分析 

(1) 流場

圖5~圖10為距辦公樓1～6層樓面1.2 m(坐姿呼吸區)高度處的流場分布情況. 圖中可見: 辦公大樓各層氣流基本從建筑左側(南側)風口流入室內, 從北側風口流出室外, 其中一個大辦公室內的氣流相對較強, 建筑兩側風口位置基本呈對稱分布, 有利于“穿堂風”的形成, 部分非主要功能位置氣流受內墻阻擋產生渦流, 大部分區域氣流分布均勻. 總體上說, 各房間室內氣流都較強, 通風效果較好. 

(2) 風速

圖11~圖16為距辦公樓1~6層樓面1.2m(坐姿呼吸區)高度處的風速分布情況. 圖中可見: 辦公大樓部分辦公室內的風速較大, 約在0.6~1.2 m/s之間, 部分區域的風速相對較小, 基本在0.3 m/s以下. 總體上看, 風速較大區域, 可以通過關閉部分風口來調節室內風速.  

辦公樓各層室內主要功能空間人體活動區域的部分位置(第5層左側大辦公室中部分區域)風速在1.4 

m/s以上, 可以通過調節外窗的開啟狀態來調節室內風速, 以達到非空調情況下室內舒適風速要求.  

2 結論 

本文通過對辦公樓室內主要功能空間自然通風狀況進行模擬分析, 得出以下結論:  

1) 辦公樓南北兩側立面的通風口分布均勻, 有利于形成“穿堂風”, 有利于室內自然通風;  

2) 辦公樓的主要功能空間風速基本在1.4m/s以下, 極少部分位置風速在1.4 m/s以上, 可通過控制外窗開啟來調節室內風速以滿足非空調情況下室內舒適風速要求.  

3) 辦公樓室內主要功能空間的換氣效率均在20次/h以上, 較之于綠色建筑標識設計要求的至少2 次/h要大得多.