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248 CFD模拟在民用建筑通风效果中的应用
发布时间:2025-08-21
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  888集团官网入口本文选取北京市昌平区某别墅作为研究对象。建筑本体和建筑示意图如图1.a和1.c所示,别墅共4层,一层和二层面积相同,三层和四层面积相同。其中在四层为太阳房,在太阳房里面安装了一台排风机如图1.b所示,排风机的排风口设置在二楼和三楼的洗手间,经过测试,排风机的总排风量只有30m3/h。结合对建筑室内尺寸、室内污染物浓度的测量结果,如表1和表2所示,各种污染物的浓度均高于室内空气品质污染物限值。而这台风机远远不能达到改善室内空气品质的要求。

  工况1模拟结果如图4所示,使用民用建筑混合式通风换气装置后,室内大部分空间CO2浓度明显能够降低到1000ppmv以下,只有在三楼的两个房间CO2浓度比较大。一楼的CO2浓度分布比较均匀,而且基本上都降低到1000ppmv以下。

  工况2模拟结果如图5所示,与工况1相比较,不增加排风口流量,单单加大进风口的尺寸,不能够有效的降低室内污染物的浓度。因此我们认为,原因在于三楼的排风扇排气量比较小。

  从测试结果来看,室外风速很小、或者无风的时候,建筑物开口出的风矢量是不确定的,但是顶层太阳房的风向却一直向外。当屋顶太阳房被太阳辐射加热的时候,由于热压差作用,室内容易形成由一层向顶层的气流,这样可以将室外新鲜空气抽进室内,达到通风换气的作用。夜间,由于太阳房的蓄热,热压依旧存在,而且由于室外温度迅速降低(27ห้องสมุดไป่ตู้),使得室内一层到顶层的气流形态更为明显。太阳房对自然通风的贡献可以被肯定。但是,从测试结果来看太阳房的换气量仅仅为40m3/h,效果并不明显。因此需要增加机械通风换气装置并加大通风量对室内进行排风处理。

  工况3模拟结果如图6所示,基于工况2的模拟结果,增大排风扇F-3的流量,并且给排风扇F-1赋予40CMH的流量,能够有效地降低室内污染物浓度,特别是三楼的室内污染物。

  工况4模拟结果如图7所示,在工况3的基础上,继续加大右侧进风口的尺寸,我们发现,室内CO2浓度并没有明显的降低。

  通过比较四种工况的模拟预测结果可以看出,在污染物浓度最难排出的第三层,通过加大三层排风扇流量就可以有效降低三层污染物浓度。在机械排风条件下,增大进风口尺寸不能有效地降低室内污染物浓度,增大排风扇的排风量是降低室内污染物浓度的有效方法。

  本文比较四种不同的设计方案下,室内CO2浓度的降低效果(以1000PPMV为限值),选取最佳民用建筑混合式通风换气装置的安装方式。

  模拟的四种工况方案设计如表3所示。采用CFD模拟时单元体网格最大的X、Y、Z尺寸为0.2 m、0.2 m、0.2 m;对窗户、门、排风机口等局部速度梯度大的地方,网格划分时进行预设局部加密细化条件;根据房型的特点,水平参考平面选在每一层距离地面高度为1.5m处,垂直参考平面选在房子的中垂面。

  从模拟预测结果可以看出,针对局部污染物浓度偏大的特点,在污染物浓度最难排出的第三层,通过加大第三层排风扇流量就可以有效降低整个室内污染物浓度。在机械排风条件下,增大排风扇的排风量是降低室内污染物浓度的有效方法。

  新鲜清洁的空气是人们身体健康和生活品质的基础,所以近几年人们越来越关注室内空气品质IAQ(Indoor Air Quality)。随着CFD模拟技术不断的发展,许多工程师已经在设计阶段使用CFD模拟技术对建筑通风进行了优化。但对于既有建筑室内污染物控制,尚未看到用CFD模拟技术进行预测和控制。

  根据该单体建筑的建筑结构,经业主同意。我们决定增加室内排风扇流量,并在房间北侧增加“右进风口”,在房间南侧增加“左进风口”。如图2所示,根据对业主的生活习惯调查,假设室内污染源为C1-1,C2-1,C2-2,C3-1,C3-2等五个污染源,污染物为CO2,以降低室内CO2浓度为目标,在业主经常活动的区域设置不同浓度的CO2污染源污染物浓度。为模拟方便,我们将室内排风口直接用排风机代替,并赋予一定流量。

  摘要文章对某别墅室内污染物浓度的现状进行了测试,并提出了降低污染物浓度的改进方案。实测了室内外的空气流场分布,并采用CFD模拟技术对某单体建筑室内通风效果进行了模拟。从模拟的结果来看,通过增加室内通风换气量可以有效降低室内污染物浓度。

  室内空气流场检测位置为各层窗户和室内,检测内容包括空气流场方向和大小,检测时间在白天和夜间(部分)。室内流场检测位置为每层距离地面1.5米高度,将每层划分成若干个小块,测量每小块的中心点。这样可以避免特殊点的影响。