酮ｅ叼ｖ骗Ｖｉｎｇｉｎ８ｕ删ｎｇ建筑节能
住宅建筑室内自然通风分析
Ａｎａｌｙｓｌ８
李美霞
０ｎ
ｉ轴ｄｏｏｒＮａ｛ｕｒａ｜Ｖｅｎ矧ａ｛ｉｏｎ０ｆＲｅｓｌｄｅｎ｛ｌａｌ８ｕｉｌｄｌｎ９
（深圳市建筑设计研究总院有限公司，广东深圳５１８０３１’
摘要：以ｃＦＤ软件ＰＨｏＥＮ『ｃｓ作为模拟软件．对普通住宅的自然通风利用情况作了模拟分析。与传统以室内通风量作为评价指标的方法不同，为实现对室内
通风的综合评价，以室内静风区、中风区、高风区占房间总面积的比例、室内平均风速以及室内空气龄作为评价通风效果的指标，讨论不同的开窗大小、位置以及风向等参数对自然通风效果的影响。
关键词：室内自然通风：数值模拟；风速中图分类号：ＴＵ０２３
文献标识码：Ｂ
文章编号：１６７４．８１４ｘ（２０１２）０２．４３．０４
１
概述
随着建筑节能以及绿色建筑概念的提出及发展．自然
了室内空气的新鲜程度．它可以综合衡量房间的通风换气效果，是评价室内空气品质的重要指标。而风速对热舒适有很大影响，是人体热舒适的评价指标。综合考虑室内空气龄以及室内风速的分布，有利于对室内通风效果做出合理判断。
根据Ｂｅａｕｆｏｒｔ风力等级划分标准．当风速低于Ｏ．２
ｍ／ｓ
通风越来越受到重视。国家及地方的绿色建筑评价标准及节能标准中都对自然通风提出明确的要求。建筑的布局及形体决定了自然通风的潜力。因此．获得良好的自然通风首先应在规划阶段进行室外风环境设计．通过合理的体型、朝向、间距设计以获得良好的自然通风潜力。除对建筑进行合理规划外，还应对单体建筑进行合理设计。建筑的开窗大小、相对位置．以及窗户法线与风向的夹角等参数都影响着自然通风的效果”４】。
本文利用数值模拟方法．对普通住宅的自然通风利用情况作了模拟．讨论普通住宅如何通过建筑布局、房间布置、开窗位置的设计中能更充分地利用自然通风．以期能对建筑通风设计提供一定的参考价值。
时人体基本无感觉．ＡｓＨＲＡＥ５５中也指出．当风速大于
Ｏ．２
ｍ／ｓ时．会提高热舒适的上边界”１。而根据热舒适图．活
动量为１ｍｅＩ．内衣热阻为０．６ｃｌｏ．空气湿度为８０％．气温为３０℃．室内风速为０．５Ｉｎ／ｓ以上时．７０％的人认为室内比较舒适，因此在自然通风条件下．室内风速≥０５州ｓ的区域比较舒适。根据以上的研究结果，在这里定义室内风速低于０．２ｍ／ｓ的区域为静风区，即不会对人体热舒适产生影响。定义风速介于０
２ｍ／ｓ～０５
ｍ，ｓ为中风区，中风区对人
体热舒适有一定影响．在气温不是很高时，可满足人体热舒适要求。定义风速大于０５叫ｓ的为高风区。静风区的范
２研究方法
室内通风的影响因素较多．如考虑建筑形体的多样性．会使问题变的十分复杂，增加研究的难度，因此为了便于总结研究，本次研究中一律采用简化模型进行相关研究。本文采用数值模拟法对不同参数下室内自然通风状况进行模拟．来研究风向角、风速、通风开口的大小、形状．前后窗位置等参数对通风效果的影响。
评价指标选择室内空气龄
风速分布以及平均风速。
围越少．中风区及高风区的范围越大．自然通风情况越好”Ｊ。本次计算，分别统计静风区、中风区及高风区的百分比作为评价室内通风效果的标准。本坎分析，以坐姿头部位置的风速作为分析标准，即１．１ｍ高度处”】。
各参数对室内通风效果的影响
以４ｍ×８ｍ×３ｍ的房间作为模拟对象．建筑中间设隔
墙，隔墙一侧有２ｍ×Ｏ．９ｍ的门，室外计算风速取２．０耐ｓ。
定义总开窗面积比为ｎ；定义进风口为前窗．出风口为
空气龄是房间内某点空气在房间内已经滞留的时间，反映
万方数据
绿色建筑４３
２０１
２年第２期
建筑节能ｊＥｎｅｒｇｙｓｄｖ｝ｎｇｍＢｕ蚓ｎｇ
后窗前窗开窗面积与后窗开窗面积±比为Ｂ窗台高度为ｈ．风向与窗户法线的夹角为０。
３
ｌ窗户可开启比例对通风效果的影响
模拟７６种Ｉ况下的不同窗户开启比例的通风情况。设
定条件为Ｂ—ｈ＝０９位于墙体中间位置。
０＝ｐ
前后窗处于正对位置目
∞∞∞∞∞ｎｎ
ｎ
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目１
Ｉ｝月Ｅ，十ＡＥ、＾ＲＥ№自ＨⅡ｝∞Ｒ４＃＊口ｉ女＆∞＊ｉ
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目４
ｌ自ｉ｛＊№＊目目№口ｆ¨§＊
目２Ｔ目＊口Ⅲｎ＆目．｜自ｉ≮＊Ｈ☆自
由图３可以看出前后窗比例为Ｉ时静风Ⅱ比例最低中ＲⅨ比倒最高．前后窗比倒为１２５时高风区的比例最高前后窗比例为Ｉ和ｌ２５时室内平均风速最高。
由图ｌ可吼看出自＊窗比例增大时室内平均Ｒ遗
逐渐增大静风Ⅸ比例逐渐降低高凤区比例逐渐增大低风Ｅ比例略有增加但变化不明显。由各曲线的增长趋势可以看出
§开窗ｉ积比例超过２０％时再增大开窗ｉ
自开窗面积比ｓ即换气次
由此可知从风速的角度女前后窗比例为１或者前窗略
大于后窗时通风效果最好。由固４可知从空气龄的角度当前后窗比例为０８时背风侧房间通风效果最佳前
积对通风效果的意定不大。由图２Ｈ看出
大于Ｉ姒时室内大部分区域空气龄低于１８０
散大于２０发有较好的通风效果。
３
后窗比倒为ｌ时迎风侧通风效果最佳。综上可知在前后窗总＊启比倒一定时前后窗开启面积较接近时易获
得较好的通风效果。
３
２进出口面积比耐通风效果的影响
模拟了前后窗面积发生变化时室内通风效果的变
３窗户开口相对位置对通风效果的影响
模拟７进风口
出风口相对位ｊ发生变化时室内通
ｈ＝０９
０；０６。
化。设定蕞件为一２０％ｈ；Ｏ９
位置且位干墙体中间位置。
０；ｐ前后窗处于Ｅ对
风效果的变化。设定条件为．ｄ＝如％Ｂ；１
４４镕ｅ《＊
万方数据
Ｅｎｅ『ｇｙｓｏｖＩｎｇ旷１
Ｂｕｊ｜ｄｉｎｇ建筑节能
各Ｉ况的相对位置分布如表２所示
§１
Ｉ＊∞目自∞目目＆ｔ
位置。
垂≮
…一。２＜㈣５…＞一Ⅲｔ
０
¨●—十—－．——一
＼目：一
ｎ
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ｎ
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ｍ
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ｎ
ｎ
ｎ
十＃、一
感一习罩翠
∞５■ＲＢ十ＲＢ＊ＲＥ№自“＆
一一一
ｉａ口ｏ”～
由图７爱图８可知自窗台高度发生变化时静风
Ｅ
中风区高风区比倒平均风速以及空气龄均￡明显
变化。
３
５风向对通风效果的影响
模拟Ｔ风向发生变化时室内通风效果的变化。设定
９ｍ前后窗均位于墙律中间位
目６口ｐ＊口Ⅷ＂＆■Ｎ±ｑ＊∞＊％
条件为Ⅱ＿２０％Ｂ；Ｉ
ｉ。
ｈ＝ｏ
由目５日以看出．Ｉａ目ⅡＩＲｉ的中风Ｅ殛高风Ｅ比例以厦平均风速明显高于其他＝个Ｉ况。由圈６空气龄分布囤同样表明Ｉ况口以爱Ｉ况ｉ的空气龄低于前＝十
…
…∞＋０２＜ｖ＜０…＞一十Ｊａ＾ｔ
ｎⅡ
ｎ３０＾
ＩＨ有较好的通风效果。
根据以上数据结台Ｉｍ口及Ｉ况Ⅱ的开窗位ｊ可知
㈣置
。”二
自
§进风口与门位置处于同侧时易获得较好的通风效果进风口与出风口郁与门位于同侧时通风效果最佳。
３
∞ｍ…∞…
Ｈ自自，。
目９＃ＲⅨ、十ＲＥ、＾ＲＢ｝匕自Ｈ＆
｝日日《；日自∞＊ｇ
。”ｉ
”５＝
４窗户开口高度对通风效果的影响
模拟７窗台高度发生变化时室内通风效果的变化。
设定条件为ｄ＝２０％肛１０＝０。前后窗均位于墙体中间
万方数据
镕自建镕４５
建筑节能Ｅｎｅｒｇｙｓａ。ｎｇ
ｎ
ＢｕＩ刚ｎｇ
４结语
本文利用流体力学软件ＰＨＯＥＮｌｃｓ对４ｍ×８ｍｘ３ｍ的房间模型进行７室内通风模拟并对【匕分析７不同窗户开启比例进出口面积比例窗户相对位ｉ窗户＊口高度“＆Ａ自的气流流动特点初步得出以Ｔ结论。
｛Ｉ）女＃窗ｉ积低于２０％时增大Ｒ窗Ｍ倒对通风效果有显著影响。
｛２｝前后窗总＊窗Ⅲ积比一定时；前后窗面积较接＊时易获得较好的通Ａ效果。
ｆ３）进风口与门位Ｉ处于目侧目易获得轻好的通风效
％；进Ｒ口与出Ａ口部与门位十月侧时通风效果最佳。
（４）窗台高度对通风效果＾显著影响。
｛５）月向与窗户法缝夹角在Ⅲ负３００之间时风向与宙户》线保持一个夹角有利ｆ促进室内的自端∞Ａ但；夹角超过４５。时将抑制室内的自然通风。
参｛女《：
…自目目建＊¨自＊日风＆”∞镕目建≈自ｍⅫ口＊【Ｊ】＇建＃自
ｄｕ…ｔ１
ｆ＿｜｝Ｊ
＊＊２００ｓ
目１０｛Ｒ日自时－ｉ≮＊变＊目
由图９可以看出
【目｝ｍｉ＾％№々自＊Ⅱｍ∽《ｎ＃｝自ＩⅡ｝Ⅱ２００６
【３】ＡｓＨＲＡＥｓｂｎｄａⅢ５５
女风向与窗户法线夹角呈正负３０
度时通风效果较佳§风向与窗户法线夹角￡Ⅲ负４５度
Ｈ…０哪ｎｃｙⅢＡｓＨＲ＾Ｅｓ啪ｎｍｓｃｏｍｍ¨１ｅｃ，２∞４
２∞７
ｎ洲ａＩ
Ｅｎｖｌ…ｅ”ａｌｃｏｎⅢ１ｍｓｆ。ｒ
时通风效果接近于夹角为Ｏ时当风向与窗户法线夹角￡Ⅲ负６０。时通风效果较差。由此可以判定当风向与窗户法线夹角在正负３ｒ之间时风向与窗户法线保持
个夹角有利于促进室内的自然通Ｒ但自夹角超过４５。
【４ｌ目｝ｒ¨＊＆ｔｌ＇Ｂｉ＾自＊№Ｒｑｉ［Ｊ】ｒｔ±＾自建ａ
【５】黄最建ｎｇ＆辛【Ｍ］＊市机№Ｉｍ±＊＃，２０。５
耐该夹角将抑制室内的自然通风。
由图ｌｏ可以看出从空气龄的角度当风向与窗户法
线夹角在３ｐ以内时通风效果较佳。
＆％日ｍ２０１２＿０２－１０
ｎ女∞ｎ。｝＊∞．ｍ＂≈ＨＪＷ…一¨ｎｍ＆‘Ｉ“Ｒｍ％Ｗｍ＊¨】
＊｝ｍｍ№Ｕ：』＾、ｎⅢ㈣｜Ｉｍ…Ｍ
ｊｌ∞４９。
ｌ＊”№３％２９Ｕ，¨％
４６镕自《Ｒ
万方数据
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住宅建筑室内自然通风分析
Ａｎａｌｙｓｌ８
李美霞
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（深圳市建筑设计研究总院有限公司，广东深圳５１８０３１’
摘要：以ｃＦＤ软件ＰＨｏＥＮ『ｃｓ作为模拟软件．对普通住宅的自然通风利用情况作了模拟分析。与传统以室内通风量作为评价指标的方法不同，为实现对室内
通风的综合评价，以室内静风区、中风区、高风区占房间总面积的比例、室内平均风速以及室内空气龄作为评价通风效果的指标，讨论不同的开窗大小、位置以及风向等参数对自然通风效果的影响。
关键词：室内自然通风：数值模拟；风速中图分类号：ＴＵ０２３
文献标识码：Ｂ
文章编号：１６７４．８１４ｘ（２０１２）０２．４３．０４
１
概述
随着建筑节能以及绿色建筑概念的提出及发展．自然
了室内空气的新鲜程度．它可以综合衡量房间的通风换气效果，是评价室内空气品质的重要指标。而风速对热舒适有很大影响，是人体热舒适的评价指标。综合考虑室内空气龄以及室内风速的分布，有利于对室内通风效果做出合理判断。
根据Ｂｅａｕｆｏｒｔ风力等级划分标准．当风速低于Ｏ．２
ｍ／ｓ
通风越来越受到重视。国家及地方的绿色建筑评价标准及节能标准中都对自然通风提出明确的要求。建筑的布局及形体决定了自然通风的潜力。因此．获得良好的自然通风首先应在规划阶段进行室外风环境设计．通过合理的体型、朝向、间距设计以获得良好的自然通风潜力。除对建筑进行合理规划外，还应对单体建筑进行合理设计。建筑的开窗大小、相对位置．以及窗户法线与风向的夹角等参数都影响着自然通风的效果”４】。
本文利用数值模拟方法．对普通住宅的自然通风利用情况作了模拟．讨论普通住宅如何通过建筑布局、房间布置、开窗位置的设计中能更充分地利用自然通风．以期能对建筑通风设计提供一定的参考价值。
时人体基本无感觉．ＡｓＨＲＡＥ５５中也指出．当风速大于
Ｏ．２
ｍ／ｓ时．会提高热舒适的上边界”１。而根据热舒适图．活
动量为１ｍｅＩ．内衣热阻为０．６ｃｌｏ．空气湿度为８０％．气温为３０℃．室内风速为０．５Ｉｎ／ｓ以上时．７０％的人认为室内比较舒适，因此在自然通风条件下．室内风速≥０５州ｓ的区域比较舒适。根据以上的研究结果，在这里定义室内风速低于０．２ｍ／ｓ的区域为静风区，即不会对人体热舒适产生影响。定义风速介于０
２ｍ／ｓ～０５
ｍ，ｓ为中风区，中风区对人
体热舒适有一定影响．在气温不是很高时，可满足人体热舒适要求。定义风速大于０５叫ｓ的为高风区。静风区的范
２研究方法
室内通风的影响因素较多．如考虑建筑形体的多样性．会使问题变的十分复杂，增加研究的难度，因此为了便于总结研究，本次研究中一律采用简化模型进行相关研究。本文采用数值模拟法对不同参数下室内自然通风状况进行模拟．来研究风向角、风速、通风开口的大小、形状．前后窗位置等参数对通风效果的影响。
评价指标选择室内空气龄
风速分布以及平均风速。
围越少．中风区及高风区的范围越大．自然通风情况越好”Ｊ。本次计算，分别统计静风区、中风区及高风区的百分比作为评价室内通风效果的标准。本坎分析，以坐姿头部位置的风速作为分析标准，即１．１ｍ高度处”】。
各参数对室内通风效果的影响
以４ｍ×８ｍ×３ｍ的房间作为模拟对象．建筑中间设隔
墙，隔墙一侧有２ｍ×Ｏ．９ｍ的门，室外计算风速取２．０耐ｓ。
定义总开窗面积比为ｎ；定义进风口为前窗．出风口为
空气龄是房间内某点空气在房间内已经滞留的时间，反映
万方数据
绿色建筑４３
２０１
２年第２期
建筑节能ｊＥｎｅｒｇｙｓｄｖ｝ｎｇｍＢｕ蚓ｎｇ
后窗前窗开窗面积与后窗开窗面积±比为Ｂ窗台高度为ｈ．风向与窗户法线的夹角为０。
３
ｌ窗户可开启比例对通风效果的影响
模拟７６种Ｉ况下的不同窗户开启比例的通风情况。设
定条件为Ｂ—ｈ＝０９位于墙体中间位置。
０＝ｐ
前后窗处于正对位置目
∞∞∞∞∞ｎｎ
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目２Ｔ目＊口Ⅲｎ＆目．｜自ｉ≮＊Ｈ☆自
由图３可以看出前后窗比例为Ｉ时静风Ⅱ比例最低中ＲⅨ比倒最高．前后窗比倒为１２５时高风区的比例最高前后窗比例为Ｉ和ｌ２５时室内平均风速最高。
由图ｌ可吼看出自＊窗比例增大时室内平均Ｒ遗
逐渐增大静风Ⅸ比例逐渐降低高凤区比例逐渐增大低风Ｅ比例略有增加但变化不明显。由各曲线的增长趋势可以看出
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由此可知从风速的角度女前后窗比例为１或者前窗略
大于后窗时通风效果最好。由固４可知从空气龄的角度当前后窗比例为０８时背风侧房间通风效果最佳前
积对通风效果的意定不大。由图２Ｈ看出
大于Ｉ姒时室内大部分区域空气龄低于１８０
散大于２０发有较好的通风效果。
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后窗比倒为ｌ时迎风侧通风效果最佳。综上可知在前后窗总＊启比倒一定时前后窗开启面积较接近时易获
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２进出口面积比耐通风效果的影响
模拟了前后窗面积发生变化时室内通风效果的变
３窗户开口相对位置对通风效果的影响
模拟７进风口
出风口相对位ｊ发生变化时室内通
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化。设定蕞件为一２０％ｈ；Ｏ９
位置且位干墙体中间位置。
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各Ｉ况的相对位置分布如表２所示
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由图７爱图８可知自窗台高度发生变化时静风
Ｅ
中风区高风区比倒平均风速以及空气龄均￡明显
变化。
３
５风向对通风效果的影响
模拟Ｔ风向发生变化时室内通风效果的变化。设定
９ｍ前后窗均位于墙律中间位
目６口ｐ＊口Ⅷ＂＆■Ｎ±ｑ＊∞＊％
条件为Ⅱ＿２０％Ｂ；Ｉ
ｉ。
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由目５日以看出．Ｉａ目ⅡＩＲｉ的中风Ｅ殛高风Ｅ比例以厦平均风速明显高于其他＝个Ｉ况。由圈６空气龄分布囤同样表明Ｉ况口以爱Ｉ况ｉ的空气龄低于前＝十
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ｎⅡ
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ＩＨ有较好的通风效果。
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３
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目９＃ＲⅨ、十ＲＥ、＾ＲＢ｝匕自Ｈ＆
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４窗户开口高度对通风效果的影响
模拟７窗台高度发生变化时室内通风效果的变化。
设定条件为ｄ＝２０％肛１０＝０。前后窗均位于墙体中间
万方数据
镕自建镕４５
建筑节能Ｅｎｅｒｇｙｓａ。ｎｇ
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ＢｕＩ刚ｎｇ
４结语
本文利用流体力学软件ＰＨＯＥＮｌｃｓ对４ｍ×８ｍｘ３ｍ的房间模型进行７室内通风模拟并对【匕分析７不同窗户开启比例进出口面积比例窗户相对位ｉ窗户＊口高度“＆Ａ自的气流流动特点初步得出以Ｔ结论。
｛Ｉ）女＃窗ｉ积低于２０％时增大Ｒ窗Ｍ倒对通风效果有显著影响。
｛２｝前后窗总＊窗Ⅲ积比一定时；前后窗面积较接＊时易获得较好的通Ａ效果。
ｆ３）进风口与门位Ｉ处于目侧目易获得轻好的通风效
％；进Ｒ口与出Ａ口部与门位十月侧时通风效果最佳。
（４）窗台高度对通风效果＾显著影响。
｛５）月向与窗户法缝夹角在Ⅲ负３００之间时风向与宙户》线保持一个夹角有利ｆ促进室内的自端∞Ａ但；夹角超过４５。时将抑制室内的自然通风。
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ｄｕ…ｔ１
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目１０｛Ｒ日自时－ｉ≮＊变＊目
由图９可以看出
【目｝ｍｉ＾％№々自＊Ⅱｍ∽《ｎ＃｝自ＩⅡ｝Ⅱ２００６
【３】ＡｓＨＲＡＥｓｂｎｄａⅢ５５
女风向与窗户法线夹角呈正负３０
度时通风效果较佳§风向与窗户法线夹角￡Ⅲ负４５度
Ｈ…０哪ｎｃｙⅢＡｓＨＲ＾Ｅｓ啪ｎｍｓｃｏｍｍ¨１ｅｃ，２∞４
２∞７
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时通风效果接近于夹角为Ｏ时当风向与窗户法线夹角￡Ⅲ负６０。时通风效果较差。由此可以判定当风向与窗户法线夹角在正负３ｒ之间时风向与窗户法线保持
个夹角有利于促进室内的自然通Ｒ但自夹角超过４５。
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由图ｌｏ可以看出从空气龄的角度当风向与窗户法
线夹角在３ｐ以内时通风效果较佳。
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