九九娱乐棋牌app
当前位置:主页 > 产品展示 > 混合风机 >

高层住宅中庭内混合通风影响因子及其气流特性

时间:2019-05-04 09:36   tags: 混合风机  

  高层住宅中庭内混合通风影响因子及其气流特性_能源/化工_工程科技_专业资料。高层住宅中庭内混合通风影响因子及其气流特性 研究 湖南大学土木工程学院 侯素娟 李念平 张敏慧 李靖 何东岳 摘要:中庭,俗称为“天井” ,因其良好的

  高层住宅中庭内混合通风影响因子及其气流特性 研究 湖南大学土木工程学院 侯素娟 李念平 张敏慧 李靖 何东岳 摘要:中庭,俗称为“天井” ,因其良好的通风特性及结构特征被广泛应用于各建筑中。高层住宅建筑 内中庭因其独有特性,各国学者就其自然通风、热舒适、火灾气流、采光、能耗等方面进行了深入●的研 究, 而混合通风因其理论的复杂性少有研究。 本文针对高层住宅中庭内混合通风的影响因子 (热源分布、 风机位置、风机风量)进行正交分析,同时对混合通风下中庭内部的气流特性进行研究。结果表明,混 合通风能有效增加中庭空间的排风量,对中庭排风量影响最大的是顶部风机,其次是内窗风机,二者之 间又存在交互作用。此外,安装内窗风机使得中庭相应位置处的温度有一定程度的升高,而顶部风机能 降低中庭内的温度,中庭内风速随着建筑高度逐渐增加,内窗风机作用时中庭内风速★◇▽▼•有一定的波动。 关键词:中庭 高层住宅建筑 混合通风 正交分析 气流特性 1. 引言 中庭,俗称为“天井” ,是一个◆▼古老的概念。在国外,最早的中庭诞生于地中海和中东地区的伊斯 [1] 兰建筑 ,在国内,中庭的布局最早见于▲★-●西周的宫殿(宗庙)建筑(公元前 1000 年前后)[2],是中国 古代建筑文化特征之一。随着现代科学技术的发展以及土地资源的紧缺,高层住宅建筑逐渐盛行,而重 “私密空间”轻“公共空间” ,重“建筑”轻“自然” ,重“纯粹居住”轻“城市生活”等缺陷[3]使得中 庭出现于高层住宅建筑结构中,并区别于公共建筑的中庭结构:面积小,高度高,内空,无顶,主要用 于通风换气。 针对高层住宅建筑中庭结构特性,国内外学者对其内部及其周围住户空间的自然通风、热舒适、采 光等方面做了深入的研究[4 - 9],此外,重庆大学的林国线]特别针对中庭空间的火灾烟羽流 特性以及能耗方面做了研究。 而混合通风由于其理论的不完善以及复杂性, 少有研究。 混合通风 (Hybrid Ventilation)包括自然通风和机械通风。混合通风是一种节能型的通风模式,通过自然通风和机械通风 的相互转换或同时使用来实现。本文特指在热压通风的基础上辅以风机排风的混合通风模式。 为了研究高层住宅建筑中庭空间内部混合通风的影响因子及其气流特性, 选择影响高层住宅建筑中 庭内混合通风的几个因子(热源分布、风机位置、风量大小等)进行正交设计 [13]并分析混合通风下中 庭内部的气流特性。 2. 正交设计 a) 平面图 b) A-A 剖面图 c) 三维图 图 1 模型平面图、剖面图及三维视图(单位:m) 本文设定安装于中庭出口处的风机为顶部风机,一个,排风量为 0 或 24m3/s 两个水平,安装于热 源房间连接中庭窗口处的风机为内窗风机,一个,排风量为 0 ★-●=▷•●•▽或 5 m3/▼▲s 两个水平,考虑到横断气流对中 庭垂直气流的阻断作用,内窗风机的安装位置分别位于建筑的第 5 层或第 9 层,模型如图 1 所示。而对 于热源的分布,考虑到内窗风机安装于建筑的单侧,因此,热源呈不对称分★△◁◁▽▼布,建筑总发热量不变,采 取集中分布和分散分布形式(表 1) ,正交设计参考物理量为中庭的排风量 V(m3/s) ,采用基于 Fluent 开发的 Airpa□◁k 软件模拟计算得到。 表 1 热源分布形式 模拟工况 case1 case2 case3 case4 case5 case6 加热楼层 1-6 1-3,15-17 5-7,18-20 1-3,18-20 1,2,15,16,9,10 1,2,5,6,19,20 特征描述 单侧集中分布 两侧中、下集中分布 两侧中、上集中分布 两侧上、下集中分布 两侧分散分布 两侧分散分布 (风量:m3/s) 排风量(V) 17.21 22.95 17.62 22.85 19.3 22.5 19.5 22.78 2.1 热源不对称集中分布 表 2 热源不对称集中分布正交设计表 处理数 1 2 3 4 5 6 7 8 T1,j T◇•■★▼2,j T3,j ◆◁•T4,j y1,j y•☆■▲2,j y3,j y4,j 模拟工况 (A) 顶部风机风量(B) case1(1) case1(1) case2(2) case2(2) case3(3) case3(3) case4(4) case4(4) 40.16 73.63 80.11 82.14 20.08 18.41 20.03 20.54 0(1) 24(2) 0(1) 24(2) 0(1) 24(2) 0(1) 24(2) 40.47 91.08 84.6 84.57 20.24 22.77 21.15 21.14 20.9 21.14 内窗风机风量(C) 0(1) 5(2) 0(1) 5(2) 5(2) 0(1) 5(2) 0(1) 41.8 内窗风机安装位置(D) 中(1) 上(2) 上(2) 中(1) 中(1) 上(2) 上(2) 中(1) 42.28 当热源不对称集中分布时,选择 L8(4×23) 正交表。其模拟计算结果见•●表 2, 正交分析结果见图 2。 从表 2 可以看出,同时加入顶部风机和内窗风机的中庭排风量最大,从图 2 的正交分析可知,对中庭排 风量影响最大的是顶部风机,其次是内窗风机,热源分布次之,而内窗风机的安装位置影响较其他三个 因子最小。 图 2 正交分析结果 2.2 热源不对称分散分布 表 3 热源不对称分散分布正交设计表 处理数 1 2 3 4 5 6 7 8 A1B1 A1C1 B1C1 模拟工况 (A) case5(1) case5(1) case5(1) case5(1) case6(2) case6(2) case6(2) case6(2) 18.32 19.96 17.06 顶部风机 风量(B) 0 (1 ) 0 (1 ) 24(2) 24(2) 0 (1 ) 0 (1 ) 24(2) 24(2) A1B2 A1C2 B1C2 AB 1 1 2 2 2 2 1 1 22.75 21.15 19.78 内窗风机 风量(C) 0(1) 5(2) 0(1) 5(2) 0(1) 5(2) 0(1) 5(2) A2B1 A2C1 B2C1 AC 1 2 1 2 2 1 2 1 18.52 19.84 22.74 BC 1 2 2 1 1 2 2 1 A2B2 A2C2 B2C2 (风量:m3/s) 内窗风机安装 位置(D) 中(1) 上(2) 上(2) 中(1) 上(2) 中(1) 中(1) 上(2) 22.69 21.38 22.74 排风量 (V) 17.16 19.47 22.76 22.83 16.96 20.09 22.72 22.66 a) AB 互作 b) AC 互作 c) BC 互作 图 3 表 3 的交互作用分析结果 当热源不对称分散分布时,考虑到热源分布、顶部风机和内窗风机的交互作用,采用 L8(27)正交 表。其模拟结果见表 3,交互作用分析结果见图 3。可知,热源位置与顶部风机没有交互作用(图 a) , 而对内窗风机虽没有交互作◆●△▼●用,但是二者关系比顶部风机要密切(图 b) ,而顶部风机和内窗风机之间 存在一定程度的交互作用(图 c) 。 3. 中庭气流特性分析 在中庭内混合通风特性研究中,选择三个代表工况进行分析,即 case1(热源集中于一侧) 、case3 (热源两侧集中分布)和 case6(热源两侧分散分布) ,分别研究这三个工△▪▲□△况下,单独加顶部风机或内窗 风机以及二者同时作用时中庭内的气流特性。图 4 表示的是各代表工况下中庭内风速和温度的曲线 的内窗风机单独作用时安装于第 5 层,顶部风机和 内窗风机同时作用时内窗风机安装于第 9 层。 从图中可以看出,温度分布中,安装内窗风机使得中庭相应位置处的温度有一定程度的升高,而顶 部风机能降低中庭内的温度。当热源分布位置有所改变时,中庭内的温度各有不同。热源非对称单侧集 中分布时安装了内窗风机后顶部风机对中庭内温度分布没有影响, 而热源非对称两侧集中分布时, 只安 装内窗风机或顶部风机时中庭顶部温度有一定程度的升高。 风速分布中, 中庭内风速随着建筑高度逐渐 增加,内窗风机作用时中庭内风速有一定的波动。 a) case1 温度曲线 风速曲线 温度曲线 风速曲线 温度曲线 风速曲线 代表工况下中庭内混合通风气流特性曲线) 对中庭排风量影响最大的是顶部风机,其次是内窗风机,二者相互影响。热源分布形式对内窗 风机的影响大于对顶部风机的影响,而内窗风机的安装位置较其他三个影响因子来说,其影响 最小。同时使用顶部风机和内窗风机能有效增大中庭的混合通风量。 (2) 内窗风机使得中庭局部温度有一定的升高,而顶部风机能降低中庭内的温度。当热源分布位置 有所改变时,中庭内的温度各有不同。热源非对称单侧集中分布时安装了内窗风机后顶部风机 对中庭内温度分布没有影响,而热源非对称两侧集中分布时,只安装内窗风机或顶部风机时中 庭顶部温度有一定程度的升高。风速分布中,中庭内风速随着建筑高度逐渐增加,内窗风机作 用时中庭内风◇…=▲速有一定的波动。 参考文献 [1] 李恕建.中庭空间发展的研究分析与启迪[D]:[合肥工业大学硕士学位论文].安徽:合肥工业大学, 2005,1-12 [2] 雷平,王向阳.中国传统民居的中庭建筑空间[J].南昌大学学报(人文社会科学版) ,2005,36(1) : 64-68 [3] 苏勇,虞大鹏.垂直城市——高层住宅的过去、现在与未来[J].城市建筑,2009.1:19-22 [4] Hisashi Kotani, Ryuji Satoh, Toshio Yamanaka. Natural ventilation of light well in high-rise apartment building [J]. Energy and Buildings, 2003,35:427-434 邓巧林.具有中庭空间的高层住宅建筑自然通风特性研究[D]:[湖南大学博士学位论文].长沙:湖南 大学.2006,1-74 [9] 崔允华. 高层中庭住宅建筑环境及混合通风的实测与分析研究[D]:[湖南大学硕士学位○▲-•■□论文].长沙: 湖南大学.2005,1-82 [10] 林真国.中庭建筑火灾模型实验研究[D]:[重庆大学硕士学位论文].重庆:重庆大学 2001,27-59 [11] 刘方.中庭火灾烟气流动与烟气控制研究[D]:[重庆大学博士学位论文].重庆:重庆大学 2002,1-60 [12] 刘方,刘勇,付祥钊.中庭的形状系数与烟羽方程.消防理论研究[J].2004,23(4) :306-308 [13] 杨德.试验设计与分析[M]. 北京:中国农业出版社,2002,1-175

九九娱乐棋牌app