建筑物自然通风的计算机模拟研究——建筑物绕流及窗户开度对自然通风效果的影响

摘要

杭州地处亚热带季风气候区,过渡季节较长,每日温度不同,同时开窗时窗户开度会影响室内通风效果.本研究采用计算流体力学模拟技术(Computational Fluid Dynamics/CFD),依据风洞实验数据,在固定室内热源的条件下,通过调节窗户开度,验证室内自然通风的效果以及讨论自然通风和机械通风转换机理.通过和实验结果的对比研究表明:采用时间平均紊流处理方法(RANS)模型中的RNG k-ε紊流模型模拟建筑物绕流和实验结果吻合度良好,确认了这种紊流模型用于研究建筑自然通风的可行性.另外对杭州某特定目标建筑进行自然通风CFD模拟研究,定量地确认了目标建筑在过渡季迎风面和背风面形成的风压差,最终形成走廊风现象.通过对不同窗户开度通风效果的对比研究,确认了目标建筑在低于50％窗户开度时,将导致各房间内通风量偏小,C02浓度偏高.特别是目标建筑的房间9、房间10及房间12～16窗户开度至少大于50％,房间1～8及房间11窗户开度至少达到100％才能维持建筑室内的舒适度,同时也讨论了目标建筑在过渡季自然通风和机械通风的转换机理.