自然通风模拟在某板式建筑户型设计中的应用.doc
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1、自然通风模拟在某板式建筑户型设计中的应用摘要:在建筑设计的前期方案阶段,考虑自然通风设计,同时利用CFD模拟技术,评价和验证设计的合理性,优化平面布局和外窗设计,同时提出各户型的通风策略建议,便于用户不同使用状态时通过行为调节来改善室内风环境。关键词:建筑设计,自然通风,户型设计,户型分析,数值分析1 引言自然通风是利用自然资源来改变室内环境状态的一种纯“天然”的建筑环境调节手段,合理的自然通风组织可有效调节建筑室内的气流效果、温度分布,对改变室内热环境的满意度可以起到明显的效果1。良好的自然通风设计,即可以达到节能的目的,又有助于改善室内的空气品质。对建筑师提出的建筑方案进行自然通风和室内污
2、染物状况预测和评价,可以促进建成后,建筑物室内获得良好的空气质量。在建筑设计阶段我们通常用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)软件预测和评价室内通风状况。本文通过一个案例分享自然通风模拟技术在某板式建筑户型设计时的应用。2 建筑自然通风设计思路设计一种板式建筑,由两个单元拼接而成,一梯四户。在进行平面布局和外窗设计时考虑其自然通风,引用CFD技术验证户型自然通风设计的合理性并调整和优化户型设计。最终方案如图1所示。2.1 户内贯穿式通风设计该高层建筑为两个单元,每单元四户,A户型为端头户型,B(C)户型为南面户型,互为镜像,D户型为中间户型。对于A
3、、D户型有在南、北外墙分别开口即可在户内行成南北通透的通风模式。对于现有大部分建筑的南向户型,由于无北外墙,户内不能直接利用建筑前后的风压差,若要形成南北通透的格局一般利用北面楼梯间的外窗出的负压,需要连续打开前室的两道门,B(C)户型的户门也需开启或安装通风窗。对于B(C)户型的设计有意将南向拉长,使得户内自然通风可利用南面与西面(东面)的风压。这样可不依赖与开启入户门的条件下,亦可获得良好的通风条件,使用户的私密型性得到更好的保障。2.2 房间内贯穿式通风设计对于具有两面外墙的拐角位置,可以在两面墙分别设置外窗,这样的设计即使关闭房间门,也可利用两个窗口的风压差通风,能最大限度的保证使用的
4、私密性。从功能考虑优先将拐角位置划分为卧室,例如A户型西南角为主卧、西北角为次卧、B户型西南角为主卧,C户型东南角为主卧。2.3 外窗设计起居室外是开敞阳台设计,阳台门为推拉玻璃门YTM1824,尺寸为1.8m2.4m,可开启最大面积为0.9m2.4m。卧室和书房的外窗C0724为0.7m2.4m,可开启扇面积为0.7m1.5m。通常起居室的阳台门为起居室和来自其余南向房间的气流出口,开口面积不宜过小,TYM1824的可开启面积约为C0724的两倍。阳台门设置为推拉式也便于根据南面房间(例如A户型书房)是否处于需要增加自然通风的使用状态,调节开口面积。D户型厨房通往阳台为门联窗形式,通往客厅为
5、推拉玻璃门,在使用时门联窗的窗和推拉门可以常开,这样就使客厅通过与厨房于连通,获得南北通透条件。设计建筑体形系数和窗墙比均满足夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准,如表1。3 自然通风模拟分析3.1 模型建立由于两个单元互为镜像,为了简化计算将标准层的西侧作为研究对象,模拟A、B、C、D四种户型室内风速、空气龄的分布情况。为了简化模拟分析的复杂程度,文中假定在设定的条件下,室外环境状态恒定,并且忽略周围环境对该户型环境的影响。假设建筑正南北朝向,主导风向为南风,建筑南墙迎风侧和北墙背风侧压差为2pa,该条件说明室外风场有利于室内自然通风。东西侧外墙与相邻的南外墙压差假设为0.5pa。不考虑卫生间和
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