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住宅自然通风的数值模拟及气候效应研究

【摘要】: 建筑能耗在当今社会的能源消耗中占有相当大的比例,约为40%,建筑节能工作越来越受到人们的重视,建筑的自然通风是建筑节能的重要组成部分。自然通风不仅能够降温除湿而且还能带来新鲜健康的空气。本课题针对当今社会空调大量使用、能源过渡消耗的现状,研究建筑利用自然通风的可能性。 论文以天津某住宅小区为研究对象,利用CFD技术软件模拟分析该小区夏季和冬季的室外风环境,并对其中一栋建筑的两种户型的夏季室内通风状况进行了模拟,对比分析了各种室外环境和住宅户型、开窗、布置等对室内气流场分布的影响。对室内外气流场的模拟,采用FLUENT软件中的标准κ-ε模型进行稳态湍流流动的数值模拟,模拟结果分别得到了室内外气流的三维速度场、温度场和压力场等。最后,利用Fanger的热舒适方程计算了各种模拟工况下的室内热舒适指标PMV-PPD的分布,进一步评价了室内的夏季自然通风效果。 本文首先模拟了该小区夏季和冬季的室外风速场和压力场,分析了不同室外气候条件对建筑群通风的影响以及小区室外风场对行人活动的影响,结果表明:建筑群迎风面的通风作用明显,背风面的建筑物风压作用不明显,小区的室外强风区大都出现在相邻建筑物之间的夹道区域。其次,通过模拟夏季A型、B型住宅在窗户全部打开和部分关闭时的室内气流分布发现,进出口的位置和房间的布置明显地影响了室内的自然通风。最后,根据计算出的各种模拟工况下室内PMV-PPD热舒适指数,参考国际上两种热舒适评价标准ISO7730和ASHRAE,指出了其中满足90%和80%的人的舒适要求的活动空间,并通过对比分析其中几种工况下的舒适性不满意率变化情况,进一步得出了在自然通风房间,室内的热舒适状况不仅与温度风速等有关,而且也受房间开口和布置的影响的结论。 利用数值模拟方法对建筑的自然通风进行模拟分析,不仅可以评价其通风状况,还对建筑规划设计有一定的参考意义。

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