建筑環(huán)境學(xué) 第七章 空氣滲透

建筑環(huán)境學(xué)第七章空氣滲透第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日第七章空氣滲透7.1概述7.2風(fēng)壓作用下建筑的壓力系數(shù)分布7.3建筑門窗對室內(nèi)通風(fēng)的影響7.4空氣滲透的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法7.5空氣滲透的數(shù)值計(jì)算方法7.6空氣滲透的簡化計(jì)算第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.1概述——引子?問題討論：（江億院士所提出的考研問題）新疆某地區(qū)夏季室外溫度為35℃，相對溫度20%，對應(yīng)的露點(diǎn)溫度為8.5℃，請問在該地區(qū)的住宅建筑能否采用冬季供暖的暖氣系統(tǒng)進(jìn)行夏季的集中供冷？不同的家庭喜歡不同的室內(nèi)參數(shù)（溫度和濕度），上述系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)嗎？第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日空氣滲透對房間熱環(huán)境的影響?空氣滲透對房間熱環(huán)境影響很大—在常規(guī)的墻體材料下，北方冬季的采暖負(fù)荷主要來自冷風(fēng)滲透—許多用戶夏天靠開窗納涼—夏天熱空氣滲透會(huì)大大增加房間熱濕負(fù)荷—夏天的夜間通風(fēng)能很好地改善房間的熱環(huán)境第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日影響空氣滲透的因素?兩個(gè)主要因素：熱壓和風(fēng)壓?熱壓是由于房間內(nèi)的溫度與外界環(huán)境的溫度不同造成的，其推動(dòng)力實(shí)質(zhì)是空氣密度差造成的壓差（相對較簡單）?風(fēng)壓是由于建筑對風(fēng)的阻擋作用形成的建筑不同部位不同壓力分布，當(dāng)建筑中有開口時(shí)，這種壓力差就會(huì)形成空氣流動(dòng)，從而進(jìn)入房間第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日風(fēng)壓?風(fēng)壓引起的空氣滲透較復(fù)雜–室外風(fēng)方向和大小隨時(shí)變化（風(fēng)玫瑰圖）–建筑形態(tài)各異，其周圍風(fēng)壓分布不同–微風(fēng)速下空氣滲透機(jī)理?自然通風(fēng)是目前最具挑戰(zhàn)性的工作之一–機(jī)理還需探索–方法還需改進(jìn)–評價(jià)指標(biāo)需進(jìn)一步更新第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.2風(fēng)壓作用下建筑的壓力系數(shù)分布?為簡化風(fēng)壓的計(jì)算，提出風(fēng)壓系數(shù)的概念，用以描述建筑周圍的風(fēng)壓分布?風(fēng)壓系數(shù)可正可負(fù)，數(shù)值在0～1間?如果已知建筑周圍的風(fēng)壓系數(shù)，就可以用不同的方法計(jì)算風(fēng)壓作用下的空氣滲透量第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日采用風(fēng)壓系數(shù)計(jì)算通風(fēng)量所做的簡化假設(shè)及適應(yīng)性?風(fēng)壓系數(shù)通常是在恒定風(fēng)速下測定的，對變風(fēng)速情況下的適用性如何？?風(fēng)壓系數(shù)通常是在無開口情況下測得的，當(dāng)開口存在時(shí)是否適用？?當(dāng)存在不同的開口情況時(shí)是否還能用相同的風(fēng)壓系數(shù)？?此計(jì)算方法通常不考慮建筑與建筑間的相互影響第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日單個(gè)建筑周圍的空氣流動(dòng)第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日單個(gè)正立方體建筑風(fēng)壓系數(shù)第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日建筑群布局的幾種形式第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日建筑群中的空氣流動(dòng)第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日風(fēng)影區(qū)?在建筑的背后出現(xiàn)的與原有風(fēng)向相反方向的氣流所形成的區(qū)域稱為風(fēng)影區(qū)?風(fēng)影區(qū)的大小與建筑的尺寸和建筑外形有關(guān)?風(fēng)影區(qū)與風(fēng)壓系數(shù)相關(guān)，風(fēng)影區(qū)內(nèi)一般為負(fù)的風(fēng)壓系數(shù)第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日風(fēng)影區(qū)示意第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日建筑物長度和寬度對風(fēng)影區(qū)的影響長度對風(fēng)影區(qū)的影響隨長度增加而增加?寬度對風(fēng)影區(qū)的影響受寬度影響小第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日建筑物高度和屋頂坡度、坡向?qū)︼L(fēng)影區(qū)的影響高度對風(fēng)影區(qū)的影響?屋頂坡度坡向?qū)︼L(fēng)影區(qū)的影響第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.3建筑門窗對室內(nèi)通風(fēng)的影響

開口位置對室內(nèi)空氣流動(dòng)的影響第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日開口高低對室內(nèi)空氣流動(dòng)的影響第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日水平遮陽對室內(nèi)氣流組織的影響第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日不同窗戶形式對室內(nèi)氣流的影響第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日室內(nèi)氣流的調(diào)節(jié)第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日綠化的導(dǎo)風(fēng)作用第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日如何用CFD方法求解空氣滲透？?描述好建筑的外形、開口大小和位置、內(nèi)部隔斷和熱源，在某種室外風(fēng)條件下就可求解通過各個(gè)開口的風(fēng)量和房間之間的風(fēng)量?可用現(xiàn)有的CFD計(jì)算軟件進(jìn)行或自行開發(fā)新的計(jì)算程序，CFD算法已比較成熟?本課程的第二部分將簡要介紹CFD知識第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日CFD方法的特點(diǎn)?不用已知阻力系數(shù)，可直接描述結(jié)構(gòu)?能處理各種復(fù)雜的情況，如隔斷、開口、內(nèi)熱源等?能考慮建筑小區(qū)中各建筑間的相互影響?計(jì)算工作量大，需要大容量、高性能計(jì)算機(jī)，對太復(fù)雜的結(jié)構(gòu)或數(shù)量較多的建筑，目前的計(jì)算機(jī)還難于處理第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日7.6空氣滲透的簡化計(jì)算?若已知開口兩側(cè)的壓力差（熱壓和風(fēng)壓），則可由下式計(jì)算空氣滲透量?空氣滲透的計(jì)算比較復(fù)雜，目前還在進(jìn)行大量的研究，為便于對建筑熱環(huán)境進(jìn)行分析，一般采用下列簡化方法進(jìn)行計(jì)算–縫隙法和換氣次數(shù)法第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日縫隙法?根據(jù)門窗的種類，如單層、雙層，木窗、鋼窗、鋁合金窗等，確定單位長度縫隙的漏風(fēng)量。?用總的縫隙長度與單位長度縫隙漏風(fēng)量的乘積得到總滲透風(fēng)量?ln和a的取值見《建筑熱過程》表4－8和表4－9?該方法簡單，容易實(shí)現(xiàn)，但準(zhǔn)確性不夠第二十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日換氣次數(shù)法?根據(jù)不同類型房間，按某一換氣次數(shù)確定該房間的空氣滲透量?如某房間的自然空氣滲透相當(dāng)于0.5次換氣，而房間體積為V，則空氣滲透量為0.5Vm3/h。房間換氣次數(shù)的取法參見《建筑熱過程》表4－10?該方法簡單易行，如DEST中就經(jīng)常采用這種方法給出空氣滲透量第二十七頁，共二十八頁，2022