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热压通风的简化计算方法

2025-12-15

自然通风策略确定。    
在确定自然通风方案之前,必须收集目标地区的气象参数,进行气候潜力分析。自然通风潜力指仅依靠自然通风就可满足室内空气品质及热舒适要求的潜力。现有的自然通风潜力分析方法主要有经验分析法,多标准评估法,气候适应性评估法及有效压差分析法等。然后,根据潜力可定出相应的气候策略,即风压,热压的选择及相应的措施。
因为28C以上的空气难以降温至舒适范围,室外风速
3.0m/s会引起纸张飞扬,所以对于室内无大功率热源的建筑,"风压通风"的通风利用条件宜采取气温20C~28C,风速
0.1m/s~3.0m/s,湿度40%~90%的范围。由于12C以下室外气流难以直接利用,"热压通风"的通风条件宜设定为气温12C~20C,风速0~3.0m/s,湿度不设限。
根据我国气候区域特点,中纬度的温暖气候区,温和气候区,寒冷地区,更适合采用中庭,通风塔等热压通风设计,而热湿气候区,干热地区更适合采用穿堂风等风压通风设计。
6.2.6 风压与热压是形成自然通风的两种动力方式。
风压是空气流动受到阻挡时产生的静压,其作用效果与建筑物的形状等有关;热压是气温不同产生的压力差,它会使室内热空气上升逸散到室外;建筑物的通风效果往往是这两种方式综合作用的结果,均应考虑。若建筑层数较少,高度较低,考虑建筑周围风速通常较小且不稳定,可不考虑风压作用。
同时考虑热压及风压作用的自然通风量,宜按计算流体动力学(CFD)数值模拟(另见6.2.7条文说明)方法确定。
6.2.7热压通风的计算。
热压通风的简化计算方法如下:
Q
G=3600 C(tp-twt)
式中:G热压作用的通风量(kg/h);
Q室内的全部余热(kW);
空气比热[1.01kJ/(kg.K)]; p-排风温度(C);
tw夏季通风室外计算温度(C).以上计算方法是在下列简化条件下进行的:1)空气在流动过程中是稳定的;
2)整个房间的空气温度等于房间的平均温度;3)房间内空气流动的路途上,没有任何障碍物;4)只考虑进风口进入的空气量。
多区域网络法是从宏观角度对建筑通风进行分析,把整个建筑物作为系统,其中每个房间作为一个区(或网络节点),认为各个区内空气具有恒定的温度,压力和污染物浓度,利用质量,能量守恒等方程计算风压和热压作用下通风量,常用软件有CO- MIS,CONTAM,BREEZE,NatVent,PASSPORTPlus及 AIOLOS等
相对于网络法,CFD模拟是从微观角度,针对某一区域或房间,利用质量,能量及动量守恒等基本方程对流场模型求解,分析空气流动状况,常用软件有 FLUENT,AirPak,PHOE NICS及STAR-CD等。
6.2.8 风压作用的通风量确定原则。
建筑物周围的风压分布与该建筑的几何形状和室外风向有关。风向一定时,建筑物外围结构上某一点的风压值P也可根据下式计算:
P1=k2/2Pw    (13)    
式中:p风压(Pa);
k空气动力系数;
Uw-室外空气流速(m/s); Pw-室外空气密度(kg/m2).此外,从地球表面到约500m~1000m高的空气层为大气边界层,其厚度主要取决于地表的粗糙度,不同地区因地形特征不同,使得地表的粗糙度不同,因此边界层厚度不同,在平原地区边界层薄,在城市和山区边界层厚。边界层内部风速沿垂直方向存在梯度,即梯度风,其形成的原因是下垫面对气流的摩擦作用。在摩擦力作用下,贴近地面处的风速接近零,沿高度方向因地面摩擦力的作用越来越小而风速递增,到达一定高度之后风速将达到最大值而不再增加,该高度成为边界层高度。由于大气边界层及梯度风作用对室外空气流场的影响非常显著,因而在进行计算流体动力学(CFD)数值模拟时,应充分考虑当地风环境的影响,以建立更合理的边界条件。
通常室外风速按基准高度室外最多风向的平均风速确定。所谓基准高度是指气象学中观测地面风向和风速的标准高度。该高度的确定,既要能反映本地区较大范围内的气象特点,避免局部地形和环境的影响,又要考虑到观测的可操作性。《地面气象观测规范第7部分:风向和风速观测》QX/T 51-2007中规定,该高度应距地面10m.
6.2.9自然通风强化措施。
1捕风装置是一种自然风捕集装置,是利用对自然风的阻挡在捕风装置迎风面形成正压,背风面形成负压,与室内的压力形成一定的压力梯度,将新鲜空气引入室内,并将室内的浑浊空气抽吸出来,从而加强自然通风换气的能力。为保持捕风系统的通风效果,捕风装置内部用隔板将其分为两个或四个垂直风道,每个风道随外界风向改变轮流充当送风口或排风口。捕风装置可以适用于大部分的气候条件,即使在风速比较小的情况下也可以成功地将大部分经过捕风装置的自然风导入室内。捕风装置一般安装在建筑物的顶部,其通风口位于建筑上部2m~20m的位置,四个风道捕风装置的原理如图3所示。
2无动力风帽是通过自身叶轮的旋转,将任何平行方向的空气流动,加速并转变为由下而上垂直的空气流动,从而将下方建筑物内的污浊气体吸上来并排出,以提高室内通风换气效果的一种装置。

 

该装置不需要电力驱动,可长期运转且噪声较低,在国外已使用多年,在国内也开始大量使用。
3太阳能诱导通风方式依靠太阳辐射给建筑结构的一部分加热,从而产生大的温差,比传统的由内外温差引起流动的浮升力驱动的策略获得更大的风量,从而能够更有效地实现自然通风。典型的三类太阳能诱导方式为:特伦布(Trombe)墙,太阳能烟囱,太阳能屋顶。