摘  要: 應用商業(yè)軟件對某辦公樓的通風效果做了數(shù)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(huán)境模擬結(jié)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(shù)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(shù)值模擬; 邊界

引言 

自然通風作為一種有效的被動式節(jié)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(nèi)空氣品質(zhì), 更大程度上為人們提供健康舒適的室內(nèi)環(huán)境, 符合綠色建筑的發(fā)展趨勢. 隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的逐步推進, 人們對建筑節(jié)能愈發(fā)重視, 自然通風作為一項經(jīng)濟環(huán)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(qū)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(nèi)熱舒適狀態(tài), 同時也可以通過通風換氣、增加新風來改善室內(nèi)空氣質(zhì)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(nèi)通風效果進行分析研究.  

1 數(shù)值模擬 

1.1 研究對象 

該辦公樓項目位于新余市高新開發(fā)區(qū)中部, 用地性質(zhì)為工業(yè)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(yè)園. 該辦公樓為六層建筑, 建筑高度為25.8m, 辦公樓所屬廠區(qū)的整個用地形狀為不規(guī)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(qū)的平面布置圖. 

                                         

1.2 物理模型 

根據(jù)建筑設計圖紙以及其他相關資料建立室內(nèi)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(nèi)氣流組織, 衛(wèi)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(jù)建筑室外風環(huán)境模擬結(jié)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(jié)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(jié)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(qū))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(cè)(南側(cè))風口流入室內(nèi), 從北側(cè)風口流出室外, 其中一個大辦公室內(nèi)的氣流相對較強, 建筑兩側(cè)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(nèi)墻阻擋產(chǎn)生渦流, 大部分區(qū)域氣流分布均勻. 總體上說, 各房間室內(nèi)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(qū))高度處的風速分布情況. 圖中可見: 辦公大樓部分辦公室內(nèi)的風速較大, 約在0.6~1.2 m/s之間, 部分區(qū)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(qū)域, 可以通過關閉部分風口來調(diào)節(jié)室內(nèi)風速.  

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

m/s以上, 可以通過調(diào)節(jié)外窗的開啟狀態(tài)來調(diào)節(jié)室內(nèi)風速, 以達到非空調(diào)情況下室內(nèi)舒適風速要求.  

2 結(jié)論 

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

1) 辦公樓南北兩側(cè)立面的通風口分布均勻, 有利于形成“穿堂風”, 有利于室內(nèi)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(diào)節(jié)室內(nèi)風速以滿足非空調(diào)情況下室內(nèi)舒適風速要求.  

3) 辦公樓室內(nèi)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.