室內自然通風模擬分析報告

1、 XX辦公組團項目 室內自然通風模擬分析報告 提供：XX建筑設計研究院有限公司聲明：1、本報告無咨詢單位簽字蓋章無效；2、本報告涂改、復印均無效；3、本報告僅對本項目有效。項目名稱：XX辦公組團項目 委托單位：XX建筑設計研究院有限公司 報告編寫人： 校 對 人： 審 核 人： 報告日期： 2014年10月20日 目錄目錄31模擬概述41.1項目概況41.2氣候概況51.3通風原理51.4參考依據(jù)61.5評價標準61.5.1綠建標準61.5.2通風效果評價標準72分析流程72.1評價方法72.1.1評價工具72.1.2評價方法72.2幾何模型72.2.1圖紙分析82.2.2模型觀察102.3網(wǎng)

2、格劃分112.3.1網(wǎng)格密度112.3.2網(wǎng)格質量112.4湍流模型122.5邊界條件122.6數(shù)學模型122.7求解方法142.7.1算法說明142.7.2差分格式142.8模擬工況142.8.1室外結果分析142.8.2門窗風壓表163結果分析173.1換氣次數(shù)表173.2通風開口面積173.3氣流組織分析204結論建議221 模擬概述1.1 項目概況 XX項目位于新城中央商務區(qū)，西、南兩側鄰城市主干道越王大道，永和路西望客家文化公園，東臨東江，交通十分方便快捷?？傆玫孛娣e為27623平方米, 總建筑面積116550.22，建設內容為住宅、商業(yè)、辦公及其他相關配套用房。其中，辦公組團位于項

3、目南端，用地面積11118，計容建筑面積46069.10，容積率4.14.地上26層，一至三層裙樓為商業(yè)和銀行，其余為辦公室，地下兩層，建造面積12401.64，為地下車庫和設備用房。項目總平面圖如下圖所示：圖1 XX市XX項目總平面1.2 氣候概況 XX市位于廣東省東北部、東江中上游。其范圍是東經(jīng)11414-11536，北緯2310-2427。東接梅州市，東南與汕尾市接壤，南鄰惠州市，西連韶關市，北連江西省贛州市。XX市風向季節(jié)變化明顯，4-8月多吹南風，1-3月及9-12月以北風為主，各月均以靜風頻率為最高，8-10月為40%-44%，其余各月均為31%-38%，年平均風速為1.5m/s，

4、各月風速變化不大，在1.2 -1.7m/s之間。1.3 通風原理 室內自然通風的必要條件為空氣在足夠的風壓差推動下的流動，而足夠的風壓差基于室外良好的通風環(huán)境，而且必須有合理的利于通風的室內空間布局和構造設計。 風洞試驗表明：當風吹向建筑時，因受到建筑的阻擋，會在建筑的迎風面產(chǎn)生正壓。而當氣流繞過建筑的各個側面及背面，會在相應位置產(chǎn)生負壓，如圖2所示。圖2 建筑物在風力作用下的壓力分布+ 附加壓力為正； 附加壓力為負（a）平屋頂建筑（立剖面）；（b）傾角 30坡屋頂建筑（立剖面）；（c）傾角 45坡屋頂建筑（立剖面）；（d）建筑平面圖 室內通風就是利用建筑的迎風面和背風面之間的壓力差實現(xiàn)空氣的

5、流通，壓力差的大小與建筑的形式、建筑與風的夾角以及建筑周圍的環(huán)境有關；當然必須有合理的室內構造布局才可最終實現(xiàn)良好的室內通風。1.4 參考依據(jù) 本項目主要依據(jù)標準為綠色建筑評價標準GB/T 503782014，其他標準同時作為參考依據(jù)，包括：建筑通風效果測試與評價標準JGJ/T 3092013；綠色建筑評價技術細則委托方提供的XX市XX項目的平面圖、建筑專業(yè)設計圖紙、設計效果圖等圖紙資料民用建筑設計通則GB 503522005 委托方提供的其他相關資料1.5 評價標準1.5.1 綠建標準綠色建筑評價標準GB/T 503782014其中8.2.10對建筑的室內自然通風效果的評價規(guī)則為：1 居住建

6、筑： 按下列 2 項的規(guī)則分別評分并累計：1) 通風開口面積與房間地板面積的比例在夏熱冬暖地區(qū)達到 10%，在夏熱冬冷地區(qū)達到 8%，在其他地區(qū)達到 5%，得 10 分；2) 設有明衛(wèi)，得 3 分。2 公共建筑： 根據(jù)在過渡季典型工況下主要功能房間平均自然通風換氣次數(shù)不小于 2 次/h 的面積比例，按照下表的規(guī)則評分，最高得 13 分。表1 公共建筑過渡季節(jié)典型工況下主要功能房間自然通風評分規(guī)則面積比例 RR得分60%RR65%665%RR70%770%RR75%875%RR80%980%RR85%1085%RRR90%1190%RR95%12RR95%131.5.2 通風效果評價標準建筑通風

7、效果測試與評價標準JGJ/T 3092013中3.2.7提到建筑中人員主要停留房間的氣流組織應符合下列規(guī)定： 人員活動區(qū)氣流組織應分布均勻，避免漩渦； 住宅室內通風應從客廳、臥室和書房等主要房間流向廚房和衛(wèi)生間等功能性房間； 公共建筑應根據(jù)不同功能區(qū)域合理組織氣流，保證人員活動區(qū)位于空氣較新鮮的位置； 室內污染的空氣應及時排出；2 分析流程2.1 評價方法2.1.1 評價工具 本項目參考建筑通風效果測試與評價標準JGJ/T 3092013中數(shù)值模擬的方法評價室內通風效果。其中數(shù)值模擬軟件采用斯維爾Vent2014軟件的室內通風模塊。 斯維爾Vent2014軟件室內通風模擬依據(jù)CFD基本求解原理

8、和流程，緊貼綠色建筑評價標準GB/T 50378-2014對室內通風的要求，并參考建筑通風效果測試與評價標準JGJ/T309-2013標準對于模擬評價的要求，直接輸出門窗風壓表，通風開口面積比例表以及換氣次數(shù)達標面積比例表，并且輸出室內通風效果云圖和矢量圖，直觀顯示室內氣流組織分布。2.1.2 評價方法 軟件將按照綠色建筑評價標準GB/T 503782014要求出具的報告內容，提供門窗風壓表作為計算室內通風的條件，并提供換氣次數(shù)、室內氣流組織分布彩圖以及報告模板。 進行室內通風評價時，宜選擇典型戶型或者最不利房間作為基本分析對象，重點考慮人行走高度水平面的通風狀況，依據(jù)上述信息并對照標準條款評

9、價室內通風效果是否達標。2.2 幾何模型 本報告根據(jù)委托方提供的建筑設計圖紙等其它相關資料建立XX辦公樓項目室內自熱通風模型。若由于委托方提供資料不實或方案變化而導致分析差錯，我方將不予保證。 Vent軟件直接從室內模型中提取模擬分析所需的建筑內部邊界，即為建筑內墻與空氣接觸的并有通風洞口的邊界，此處通風洞口通常指門窗；這個邊界包圍的空間作為室內通風分析的幾何模型或者計算區(qū)域。通過圖紙分析和模型觀察可確定幾何模型是否正確：2.2.1 圖紙分析辦公樓45標準層，其平面圖及軸側圖分別如圖3、圖4、圖5所示。圖3 XX市XX項目辦公樓標準層建筑平面圖圖4 XX市XX項目辦公樓標準層室內自然通風分析模

10、型軸測圖圖5 XX市XX項目辦公樓標準層室內自然通風分析模型平面圖2.2.2 模型觀察圖6XX項目辦公樓模型圖7XX項目辦公樓4-5層標準層模型2.3 網(wǎng)格劃分2.3.1 網(wǎng)格密度對于室內通風，速度可能發(fā)生較大變化的窗戶、門、墻的拐角附近，網(wǎng)格需要特別加密，以捕捉這些局部特征對風場的影響。Vent2014采用初始網(wǎng)格尺寸、最大細分級數(shù)和最小細分級數(shù)控制加密網(wǎng)格。圖8 XX項目辦公樓4-5層標準層網(wǎng)格劃分2.3.2 網(wǎng)格質量 只有網(wǎng)格質量合格才可以進行下一步計算，建筑通風效果測試與評價標準中提到在模擬前需判定網(wǎng)格質量，Vent2014采用網(wǎng)格質量自動判定網(wǎng)格質量是否合格。2.4 湍流模型 湍流模

11、型反映了流體流動的狀態(tài)，在流體力學數(shù)值模擬中，不同的流體流動應該選擇合適的湍流模型才會最大限度模擬出真實的流場數(shù)值。 Vent2014依據(jù)建筑通風效果測試與評價標準JGJ/T 3092013推薦的RNG k湍流模型進行室外流場計算。下表為幾種工程流體中常見的湍流模型適用性：常用湍流模型特點和適用工況 standard k- 模型簡單的工業(yè)流場和熱交換模擬，無較大壓力梯度、分離、強曲率流，適用于初始的參數(shù)研究RNG k-模型適合包括快速應變的復雜剪切流、中等旋渦流動、局部轉捩流如邊界層分離、鈍體尾跡渦、大角度失速、房間通風、室外空氣流動realizable k- 模型旋轉流動、強逆壓梯度的邊界層

12、流動、流動分離和二次流，類似于RNG2.5 邊界條件 Vent2014先進行室外風場的計算，計算之后會提取各個窗戶表面壓力值；之后在進行室內通風計算時，將所需的窗戶表面壓力值自動賦予對應窗戶邊界，作為室內分析的初始邊界條件。2.6 數(shù)學模型 CFD 方法是針對流體流動的質量守恒、動量守恒和能量守恒建立數(shù)學控制方程，其一般形式如下表所示： 該式中的可以是速度、湍流動能、湍流耗散率以及溫度等。針對不同的方程，其具體表現(xiàn)形式如Error! Reference source not found.。表 1 計算流體力學的控制方程名稱變量連續(xù)性方程100x 速度y 速度z 速度湍流動能湍流耗散溫度Erro

13、r! Reference source not found.中的常數(shù)如下：， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 由 計算其中 。如果 ，則 ， 其中 ， ， 2.7 求解方法2.7.1 算法說明 目前CFD計算方法方法主要采用有限差分法和有限體積法。一般情況下，兩者的數(shù)學本質及其表達是相同的，只是物理含義有所區(qū)別，有限差分基于微分的思想，有限體積基于物理守恒的原理。 Vent2014軟件采用有限體積法，同時采用壓強校正法（SIMPLE）處理連續(xù)性方程，將運動方程的差分方程代入連續(xù)性方程建立起基于連續(xù)性方程代數(shù)離散的壓強聯(lián)系方程，求解壓強量或壓強調整量。2.7.2 差分格式 CFD計算需要

14、將CFD數(shù)學模型中的高度非線性的方程離散為可用于求解的方程，這個過程需要用到差分方法。 Vent2014采用二階迎風格式對方程進行離散，二階迎風格式的準確性可滿足一般流體模擬計算的要求，同時滿足建筑通風效果測試與評價標準JGJ/T 3092013對于數(shù)值模擬算法的要求。2.8 模擬工況2.8.1 室外結果分析在室內通風分析前，首先要根據(jù)室外風環(huán)境模擬分析結果確定目標建筑表面風壓，本報告主要分析辦公樓室內整體的流場分布及通風換氣情況。根據(jù)本項目室外風環(huán)境情況可知，XX市XX辦公樓夏季建筑前后壓差都在3Pa8Pa左右，室內本報告選取最不利的45層標準層作為分析對象，分析在風壓作用下室內各房間的通風

15、換氣情況以及整體的通風效果。建筑表面風壓如下所示：圖9 整體表面迎風側壓力分布圖10 整體表面背風側壓力分布2.8.2 門窗風壓表分類編號朝向風壓(Pa)是否開啟第4層 4015辦公-其它MQ27HOLE北0.55是 4014辦公-其它MQ24HOLE北0.75是 4014辦公-其它MQ29-1HOLE西0.27是 4013辦公-其它MQ27-1HOLE北-0.44是 4013辦公-其它M0621東-0.22是 4013辦公-其它MQ28HOLE北0.02是 4013辦公-其它M0621西0.43是 4009辦公-會議室MQ30-1HOLE西0.02是 4007辦公-其它MQ26HOLE東-1

16、.55是 4007辦公-其它M0621南-1.57是 4007辦公-其它MQ25HOLE東-1.57是 4007辦公-其它MQ24HOLE東-1.61是 4007辦公-其它MQ24HOLE北-0.97是 4007辦公-其它MQ27-2HOLE北-0.76是 4005辦公-會議室MQ30-2HOLE西-0.18是 4004辦公-普通辦公室MQ22HOLE南-1.03是 4004辦公-普通辦公室MQ24HOLE東-1.64是 4004辦公-普通辦公室MQ25HOLE東-1.38是 4004辦公-普通辦公室M0621北-1.46是 4003辦公-普通辦公室MQ23HOLE南-0.67是 4001辦公

17、-普通辦公室MQ22-1HOLE南-0.75是 4001辦公-普通辦公室MQ29HOLE西-0.66是第5層 5023辦公-會議室M0621東-0.25是 5022辦公-普通辦公室M0621西0.41是 5021辦公-普通辦公室M0621南-1.61是 5014辦公-其它M0621南0.1是 5005辦公-普通辦公室M0621北-1.47是 5004辦公-普通辦公室M0621北-0.32是 5002辦公-普通辦公室M0621西-0.68是 5002辦公-普通辦公室M0621東-0.8是3 結果分析依據(jù)綠建標準，室內通風關注室內某個水平或者垂直剖面上氣流組織分布是否合理，通風開口面積與地面面積比

18、以及換氣次數(shù)。l 氣流組織：通常云圖用于觀察流場中風速和風壓的整體分布，而風速矢量圖展示氣流組織的走向；l 通風開口面積與房間地板面積的比例：通過通風開口面積比數(shù)據(jù)表展示；l 換氣次數(shù)：可通過換氣次數(shù)表直接獲取結果。3.1 換氣次數(shù)表參照報告1.5章所述綠色建筑評價標準GB/T 503782014對于房間通風換氣次數(shù)的要求，根據(jù)軟件提供換氣次數(shù)表可見。換氣次數(shù)大于2/h的面積比換氣次數(shù)大于2/h的面積1247.48 總面積1321.58 面積比例RR0.944 分類體積(m3)面積(m2)換氣次數(shù)(1/hr)朝向門窗類型流量(m3/s)第4層 4010空房間122.8534.1204006空房

19、間238.4366.2315.75 M1521北內門1 M1521西內門-1.14008空房間96.8226.90 M1221西內門04002辦公-走廊644.47179.02106.9 M1521南內門-1 M0821西內門-0.8 M0821北內門0 M1221北內門-2.4 M1221東內門-1 M1221東內門-0.9 M1221東內門-1.9 M1221東內門3 M1221南內門1.1 M1221南內門4.3 M1221南內門4.8 M1221西內門3.2 M1221西內門1.1 M1221西內門-1.4 M1221西內門-1.3 M1221西內門-1.5 M1221西內門-1.4

20、M1421西內門-2.3 M1221北內門-1.3 M1221東內門-1.9 M1221東內門0.7 M1221東內門0.4 M1221東內門0 M1521東內門1.14015辦公-其它138.6138.529.91 MQ27HOLE北外窗-1.2 M1221南內門1.34014辦公-其它181.4450.445.43 MQ24HOLE北外窗0 MQ29-1HOLE西外窗-2.5 M1421東內門2.34013辦公-其它640.15177.8228.85 M1221南內門2.4 M1221東內門1.4 MQ27-1HOLE北外窗-1.2 M0621東外窗-0.6 MQ28HOLE北外窗-2.7

21、 M0621西外窗-0.7 M1221西內門1.94012辦公-其它47.113.080 M0821南內門04011辦公-其它92.3525.6529.93 M0821東內門0.8 M1221西內門-0.7 M1221西內門-0.44009辦公-會議室363.48100.9729.19 MQ30-1HOLE西外窗-3 M1221東內門1.5 M1221東內門1.44007辦公-其它790.09219.4737.36 MQ26HOLE東外窗3.9 M0621南外窗0.5 MQ25HOLE東外窗-1.2 MQ24HOLE東外窗-1.8 MQ24HOLE北外窗-2.6 MQ27-2HOLE北外窗-1

22、.3 M1221西內門-1.4 M1221西內門1 M1221西內門0.9 M1221西內門1.94005辦公-會議室32891.1126.48 M1221東內門1.4 M1221東內門1.3 MQ30-2HOLE西外窗-2.44004辦公-普通辦公室437.84121.62113.82 M1221西內門-3 M1221北內門-1.1 MQ22HOLE南外窗16.2 MQ24HOLE東外窗-4.5 MQ25HOLE東外窗-3.6 M0621北外窗-1.64003辦公-普通辦公室287.3779.82113.49 MQ23HOLE南外窗9.8 M1221北內門-4.3 M1221北內門-4.84

23、001辦公-普通辦公室348.796.86111.19 M1221東內門-3.2 M1221東內門-1.1 MQ22-1HOLE南外窗12.6 MQ29HOLE西外窗-6.53.2 通風開口面積分類體積(m3)面積(m2)開地比朝向門窗類型開啟面積(m2)第4層 4010空房間122.8534.1200 4006空房間238.4366.2300 4008空房間96.8226.900 4002辦公-走廊644.47179.02004015辦公-其它138.6138.50.093.38 MQ27HOLE北外窗3.384014辦公-其它181.4450.40.125.98 MQ24HOLE北外窗2.

24、56 MQ29-1HOLE西外窗3.424013辦公-其它640.15177.820.058.66 MQ27-1HOLE北外窗2.02 M0621東外窗1.16 MQ28HOLE北外窗4.32 M0621西外窗1.16 4012辦公-其它47.113.0800 4011辦公-其它92.3525.65004009辦公-會議室363.48100.970.033.19 MQ30-1HOLE西外窗3.194007辦公-其它790.09219.470.0919.02 MQ26HOLE東外窗8.82 M0621南外窗1.16 MQ25HOLE東外窗2.56 MQ24HOLE東外窗2.56 MQ24HOLE

25、北外窗2.56 MQ27-2HOLE北外窗1.354005辦公-會議室32891.110.033.19 MQ30-2HOLE西外窗3.194004辦公-普通辦公室437.84121.620.0910.56 MQ22HOLE南外窗4.28 MQ24HOLE東外窗2.56 MQ25HOLE東外窗2.56 M0621北外窗1.164003辦公-普通辦公室287.3779.820.054.18 MQ23HOLE南外窗4.184001辦公-普通辦公室348.796.860.087.7 MQ22-1HOLE南外窗4.28 MQ29HOLE西外窗3.42第5層 5016空房間122.3433.9800 50

26、10空房間237.9766.100 5007辦公-走廊323.9789.9900 5006辦公-走廊345.0195.8400 5020空房間24.796.8800 5011空房間27.227.5600 5019辦公-其它47.113.0800 5018辦公-其它92.3825.6600 5013空房間96.8226.900 5024辦公-會議室263.7373.26005023辦公-會議室183.9651.10.021.16 M0621東外窗1.165022辦公-普通辦公室156.7443.540.031.16 M0621西外窗1.165021辦公-普通辦公室170.5347.370.021.16 M0621南外窗1.16 5017辦公-普通辦公室66.3418.4300 5015辦公-普通辦公室128.9235.810050