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熱壓通風(fēng)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法

2025-12-15

自然通風(fēng)策略確定。    
在確定自然通風(fēng)方案之前,必須收集目標(biāo)地區(qū)的氣象參數(shù),進(jìn)行氣候潛力分析。自然通風(fēng)潛力指僅依靠自然通風(fēng)就可滿(mǎn)足室內(nèi)空氣品質(zhì)及熱舒適要求的潛力。現(xiàn)有的自然通風(fēng)潛力分析方法主要有經(jīng)驗(yàn)分析法,多標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估法,氣候適應(yīng)性評(píng)估法及有效壓差分析法等。然后,根據(jù)潛力可定出相應(yīng)的氣候策略,即風(fēng)壓,熱壓的選擇及相應(yīng)的措施。
因?yàn)?8C以上的空氣難以降溫至舒適范圍,室外風(fēng)速
3.0m/s會(huì)引起紙張飛揚(yáng),所以對(duì)于室內(nèi)無(wú)大功率熱源的建筑,"風(fēng)壓通風(fēng)"的通風(fēng)利用條件宜采取氣溫20C~28C,風(fēng)速
0.1m/s~3.0m/s,濕度40%~90%的范圍。由于12C以下室外氣流難以直接利用,"熱壓通風(fēng)"的通風(fēng)條件宜設(shè)定為氣溫12C~20C,風(fēng)速0~3.0m/s,濕度不設(shè)限。
根據(jù)我國(guó)氣候區(qū)域特點(diǎn),中緯度的溫暖氣候區(qū),溫和氣候區(qū),寒冷地區(qū),更適合采用中庭,通風(fēng)塔等熱壓通風(fēng)設(shè)計(jì),而熱濕氣候區(qū),干熱地區(qū)更適合采用穿堂風(fēng)等風(fēng)壓通風(fēng)設(shè)計(jì)。
6.2.6 風(fēng)壓與熱壓是形成自然通風(fēng)的兩種動(dòng)力方式。
風(fēng)壓是空氣流動(dòng)受到阻擋時(shí)產(chǎn)生的靜壓,其作用效果與建筑物的形狀等有關(guān);熱壓是氣溫不同產(chǎn)生的壓力差,它會(huì)使室內(nèi)熱空氣上升逸散到室外;建筑物的通風(fēng)效果往往是這兩種方式綜合作用的結(jié)果,均應(yīng)考慮。若建筑層數(shù)較少,高度較低,考慮建筑周?chē)L(fēng)速通常較小且不穩(wěn)定,可不考慮風(fēng)壓作用。
同時(shí)考慮熱壓及風(fēng)壓作用的自然通風(fēng)量,宜按計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬(另見(jiàn)6.2.7條文說(shuō)明)方法確定。
6.2.7熱壓通風(fēng)的計(jì)算。
熱壓通風(fēng)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法如下:
Q
G=3600 C(tp-twt)
式中:G熱壓作用的通風(fēng)量(kg/h);
Q室內(nèi)的全部余熱(kW);
空氣比熱[1.01kJ/(kg.K)]; p-排風(fēng)溫度(C);
tw夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度(C).以上計(jì)算方法是在下列簡(jiǎn)化條件下進(jìn)行的:1)空氣在流動(dòng)過(guò)程中是穩(wěn)定的;
2)整個(gè)房間的空氣溫度等于房間的平均溫度;3)房間內(nèi)空氣流動(dòng)的路途上,沒(méi)有任何障礙物;4)只考慮進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的空氣量。
多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)法是從宏觀角度對(duì)建筑通風(fēng)進(jìn)行分析,把整個(gè)建筑物作為系統(tǒng),其中每個(gè)房間作為一個(gè)區(qū)(或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)),認(rèn)為各個(gè)區(qū)內(nèi)空氣具有恒定的溫度,壓力和污染物濃度,利用質(zhì)量,能量守恒等方程計(jì)算風(fēng)壓和熱壓作用下通風(fēng)量,常用軟件有CO- MIS,CONTAM,BREEZE,NatVent,PASSPORTPlus及 AIOLOS等
相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)法,CFD模擬是從微觀角度,針對(duì)某一區(qū)域或房間,利用質(zhì)量,能量及動(dòng)量守恒等基本方程對(duì)流場(chǎng)模型求解,分析空氣流動(dòng)狀況,常用軟件有 FLUENT,AirPak,PHOE NICS及STAR-CD等。
6.2.8 風(fēng)壓作用的通風(fēng)量確定原則。
建筑物周?chē)娘L(fēng)壓分布與該建筑的幾何形狀和室外風(fēng)向有關(guān)。風(fēng)向一定時(shí),建筑物外圍結(jié)構(gòu)上某一點(diǎn)的風(fēng)壓值P也可根據(jù)下式計(jì)算:
P1=k2/2Pw    (13)    
式中:p風(fēng)壓(Pa);
k空氣動(dòng)力系數(shù);
Uw-室外空氣流速(m/s); Pw-室外空氣密度(kg/m2).此外,從地球表面到約500m~1000m高的空氣層為大氣邊界層,其厚度主要取決于地表的粗糙度,不同地區(qū)因地形特征不同,使得地表的粗糙度不同,因此邊界層厚度不同,在平原地區(qū)邊界層薄,在城市和山區(qū)邊界層厚。邊界層內(nèi)部風(fēng)速沿垂直方向存在梯度,即梯度風(fēng),其形成的原因是下墊面對(duì)氣流的摩擦作用。在摩擦力作用下,貼近地面處的風(fēng)速接近零,沿高度方向因地面摩擦力的作用越來(lái)越小而風(fēng)速遞增,到達(dá)一定高度之后風(fēng)速將達(dá)到最大值而不再增加,該高度成為邊界層高度。由于大氣邊界層及梯度風(fēng)作用對(duì)室外空氣流場(chǎng)的影響非常顯著,因而在進(jìn)行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬時(shí),應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)仫L(fēng)環(huán)境的影響,以建立更合理的邊界條件。
通常室外風(fēng)速按基準(zhǔn)高度室外最多風(fēng)向的平均風(fēng)速確定。所謂基準(zhǔn)高度是指氣象學(xué)中觀測(cè)地面風(fēng)向和風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)高度。該高度的確定,既要能反映本地區(qū)較大范圍內(nèi)的氣象特點(diǎn),避免局部地形和環(huán)境的影響,又要考慮到觀測(cè)的可操作性。《地面氣象觀測(cè)規(guī)范第7部分:風(fēng)向和風(fēng)速觀測(cè)》Q(chēng)X/T 51-2007中規(guī)定,該高度應(yīng)距地面10m.
6.2.9自然通風(fēng)強(qiáng)化措施。
1捕風(fēng)裝置是一種自然風(fēng)捕集裝置,是利用對(duì)自然風(fēng)的阻擋在捕風(fēng)裝置迎風(fēng)面形成正壓,背風(fēng)面形成負(fù)壓,與室內(nèi)的壓力形成一定的壓力梯度,將新鮮空氣引入室內(nèi),并將室內(nèi)的渾濁空氣抽吸出來(lái),從而加強(qiáng)自然通風(fēng)換氣的能力。為保持捕風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)效果,捕風(fēng)裝置內(nèi)部用隔板將其分為兩個(gè)或四個(gè)垂直風(fēng)道,每個(gè)風(fēng)道隨外界風(fēng)向改變輪流充當(dāng)送風(fēng)口或排風(fēng)口。捕風(fēng)裝置可以適用于大部分的氣候條件,即使在風(fēng)速比較小的情況下也可以成功地將大部分經(jīng)過(guò)捕風(fēng)裝置的自然風(fēng)導(dǎo)入室內(nèi)。捕風(fēng)裝置一般安裝在建筑物的頂部,其通風(fēng)口位于建筑上部2m~20m的位置,四個(gè)風(fēng)道捕風(fēng)裝置的原理如圖3所示。
2無(wú)動(dòng)力風(fēng)帽是通過(guò)自身葉輪的旋轉(zhuǎn),將任何平行方向的空氣流動(dòng),加速并轉(zhuǎn)變?yōu)橛上露洗怪钡目諝饬鲃?dòng),從而將下方建筑物內(nèi)的污濁氣體吸上來(lái)并排出,以提高室內(nèi)通風(fēng)換氣效果的一種裝置。

 

該裝置不需要電力驅(qū)動(dòng),可長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)且噪聲較低,在國(guó)外已使用多年,在國(guó)內(nèi)也開(kāi)始大量使用。
3太陽(yáng)能誘導(dǎo)通風(fēng)方式依靠太陽(yáng)輻射給建筑結(jié)構(gòu)的一部分加熱,從而產(chǎn)生大的溫差,比傳統(tǒng)的由內(nèi)外溫差引起流動(dòng)的浮升力驅(qū)動(dòng)的策略獲得更大的風(fēng)量,從而能夠更有效地實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。典型的三類(lèi)太陽(yáng)能誘導(dǎo)方式為:特倫布(Trombe)墻,太陽(yáng)能煙囪,太陽(yáng)能屋頂。