建筑自然通风节能模拟技术

《建筑自然通风节能模拟技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、建筑节能EnergySavinginBuilding建筑自然通风节能模拟技术BuildingEnergySimulationofNaturalVentilation12唐德超，石洪（1.欧文斯科宁（中国）投资有限公司，上海200122；2.清华大学城市规划研究院建筑分院机电二所，北京100037）摘要：自然通风的应用是建筑节能的重要方法之一。通过现有的自然通风模拟核心技术和模拟软件的剖析，提出定量分析建筑物采用自然通风的整体节能效果的理念和方法，并通过实际工程案例，介绍耦合建筑能耗和空气流动模拟技术的应用。关键词：节能；自然通风；模拟；空

2、气流动中图分类号：TU023文献标识码：B文章编号：1674-814X（2011）05-46-061概述CFD模拟也是自然通风设计中常用的一种方法，即以主导风向和风速为依据建立边界条件，采用商业CFD软件采用自然通风是建筑节能、绿色建筑设计最简单有效模拟计算。图2所示常见的CFD模拟计算结果。的方法之一，对炎热和夏热冬冷地区建筑设计尤为重要。例如，上海地区气候温和，四季分明，过渡季的时间较长，相对湿度较高，并有季风特点，利用自然通风适合当地人们的生活习惯，在这一类地区，合理设计的自然通风和控制系统全年节能可达40%以上。除了节能以外，合理

3、设计自然通风对于改善室内空气质量，提高人居舒适性更能起到有事半功倍的效果。1.1自然通风计算方法图2CFD模拟自然通风设计长期以来，建筑设计中有关自然通风设计普遍采用的有时候，为了了解在不同风向、风速时建筑物的自然方法是基于定性分析的常规静态设计，即以城市的主导风通风特性，CFD模拟会按照16个细分的方向和不同风速进向和风速为主要设计依据，采用简单流量平衡，估计建筑行模拟。这种方法理论上很严谨，在实际应用上，除了用物内部空间在主导风向和风速下的静态空气流向和流量，于科研究目的外，在实际设计中很少采用。从而定性地给出采用自然通风时的估计结果

4、。图1所示常CFD模拟虽然可以详细分析某个瞬间室内细微的空气见的根据主导风向绘制的建筑物空气流动分布概念图。流动状况，并以不同的表现方式来展示计算结果，但是用来定量分析建筑物在室外气象参数、室内负荷变化的情况下，自然通风系统的运行，以及应对室内、外参数变化时的系统控制导致的全年能耗变化，依然是无能为力。时众所周知，室外的风向和风速是紊动的，室内环境的参数也是波动的。自然通风系统的运行通常会很大程度上伴随对系统的控制(窗的开启度控制，开启和关闭)，很难想象，当室外风向、风速和室内状态变化时，图1，2所限定的空气流动形态能够维持不变。将这种理

5、念作为设计图1常规自然通风设计方案概念图依据并介绍给公众，在学术上是不够严谨的。46绿色建筑2011年第5期EnergySavinginBuilding建筑节能1.2主导风向应用的误区巨大，一般需借助于数值计算方法和计算机模拟来进行。同时，采用主导风向和风速来进行建筑自然通风的设近年来，由于计算机硬件和软件技术的发展，智能图形技计存在很大的误区。众所周知，主导风向和风速是个统计术的应用(即在建筑三维几何模型的基础上自动生成对应的学的概念，和实际的风向和风速会有很大的差别。以南京空气流动网络)，对建筑物多空间的流动方程以及与热环境市的全年风

6、向频率玫瑰图为例(图2)。从图中可见，年主导的耦合模拟带来了很多的便利。对自然通风模拟技术的发风向为东，出现频率仅为16.7%。展和应用，节能和绿色建筑技术的提高，提供了有力的技北术支持。北北西北北东现有的自然通风模拟软件可以同时模拟自然通风、机西北东北械通风和污染物传播。从功能上可以分为两大类：模拟软件：用于确定已知设计系统的性能西西北东东北设计软件：用以根据所需要的系统性能确定设备和规格西东模拟软件从性能上又可以分为：独立模拟：即模拟给定气候和室内状态下的建筑物内西西南东东南空气、流动分布特性。耦合模拟：即模拟在动态气候条件下和建筑物

7、热环境西南东南南南西的耦合，在一定的时间段内(包括全年)，预测每一时刻建南南东南筑物的热环境和空气流动分布的状态。图3南京市的全年风向频率玫瑰图目前国际上可以用于模拟通风和自然通风的软件有很考虑到年主导风向的出现频率为16.7%，且不谈风速的多，最典型并且公认精确、可靠的模拟自然通风软件大致变化，仅风向在全年中就会有83.3%的可能性不是东风。有COMIS、CONTAM、ESP-r。这些软件都是由国家资助这时的室内的空气流动分布会和预测的完全不同。如果进的大学和研究机构研发，经过长期的国际性的实验验证，[1]一步考虑到适合采用自然通风的季

8、节为春、秋和夏季。根并且都是公共软件，可以免费从相应的网上下载。据气象资料，春季风向以东南和东风为主；夏季以东风和2.1COMIS东南风为主；秋季以东北风为主，在年主导风向图中均不COMIS最