PDF《建筑环境设计模拟分析软件 DeST》

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1 - 建筑环境设计模拟分析软件 DeST 第8讲自然通风与机械通风系统的联合模拟分析 清华大学 张野章宇峰 宋芳婷 燕达 江亿 摘要 建筑通风对建筑环境的影响是直接而迅速的,因此对建筑热环境的模拟必须解决建筑 通风的模拟问题.

建筑的通风包括自然通风和机械通风,二者本质相同并且经常是同 时发生的,计算时应该一起考虑,而不是分离开来.详细介绍了建筑热环境模拟软件 DeST 中根据多区域网络模型和管道流体网络模型发展出来的建筑通风的统一的网络 模型,介绍其求解方法,并给出了建筑中常见的通风支路阻力模型, 实现了建筑热环 境和自然通风真正的耦合模拟.通过介绍几个利用通风模拟来分析解决设计中问题的 实例,指出了建筑通风模拟的应用范围和实际意义. 关键词 自然通风 机械通风 通风网络模型 静压 Building environment design simulation software DeST(8): combined simulation of naturaland mechanical ventilation By Zhang Ye, Zhang Yufeng, Song Fangting, Ya Da and Jiang Yi Abstract It is very important to understand the building ventilation conditions, because ventilation and infiltration affect building environment directly and instantly. V entilation in buildings includes natural ventilation and mechanical ventilation. They are essentially the same and often occur at the same time, so need to be considered together instead of separately. Explicates the uniform network model and the solving method in the building simulation tool - DeST, which is developed from the multizone airflow network model and the pipe network model. Provides mathematical models for commonly used building components and achieves coupled simulation of natural ventilation and mechanical ventilation. Gives some case studies to illustrate how to solve the problems in designing building ventilation systems by DeST and indicates the significance of using simulation tools for ventilation design. Keyword natural ventilation,mechanical ventilation,airflow network model,static pressure Tsinghua University, Beijing, China 张野,男,1979 年10 月生,大学,在读硕士研究生

100084 北京清华大学建筑学院建筑技术科学系 (010)62789761 E-mail: [email protected] 收稿日期:2004-12-31 修回日期:2005-01-05 -

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1 概述 1.1 通风对室内热环境的影响 在影响建筑热环境的众多因素当中, 室内外通风和空调送风对室内环境的影响是直接和 瞬时的, 因为它们带来的气流与室内空气混合, 它们的热湿状况会立刻影响室内空气的状态. 不论室内外通风,还是空调送风,本质都是与室内的空气交换,下面将外界环境与建筑的空 气交换和建筑内部发生的空气交换统称为建筑通风.显然,建筑通风包括自然通风和渗透, 也包括空调系统机械通风. 在很多情况下, 室外的空气温度湿度并非处于室内温度湿度舒适范围内, 自然通风和渗 透会成为建筑的冷热负荷,而增加空调系统的能耗.有文献表明 [1~2] ,由自然通风和渗透造 成的能耗占建筑空调总能耗的 30%左右.因此,通过动态模拟来预测和分析建筑能耗时, 必须考虑建筑自然通风和渗透的动态模拟计算问题. 另外, 自然通风的合理利用是可以降低建筑能耗的, 而且有利于降低室内污染物及二氧 化碳浓度, 满足人们接触自然的心理需要, 因此自然通风与机械辅助自然通风形式 (所谓 二 元通风 )越来越多地被建筑师考虑并采纳.然而,由于自然通风问题的复杂性,目前人们 对自然通风的认识更多地是定性分析. 建筑设计人员无法像选择机械系统那样按照确定的风 量和扬程来配置自然通风设备, 因而也无法确定自然通风对建筑内环境的影响力. 在设计不 当的情况下,自然通风不但不利于保持适宜的建筑内部热环境,反而会引发很多问题,比如 冬季的渗透过量、夏季的通风不足等等.如何有效地处理好自然通风问题,成为建筑设计的 重要问题. 自然通风与室内外空气压力分布状况密切相关, 而室内的压力分布又由室内的热 状况及机械通风、排风状况所决定,因此,严格地讲,自然通风的计算要与热模拟和机械通 风计算相耦合,这样在建筑热环境模拟软件 DeST 中加入合适的通风计算模型,通过通风模 型(airflow model)与热模拟模型(thermal model)的耦合计算,不仅可以进一步完善动态 模拟中的能耗分析部分,同时也可以实现综合考虑风压和热压作用的自然通风计算. 空调的机械通风系统是空调系统实现对室内温度湿度控制的重要环节, 其任务是满足各 个房间逐时的设计风量要求,在此过程中,风机也会消耗大量的能源.有文献说明,空调风 系统的风机能耗占整个空调系统能耗的很大比例,个别建筑这个比例超过 50% [3] .因此,空 调机械通风系统设计不仅关系到空调系统能否实现控制环境参数, 也关系到空调系统运行的 能耗. 这样在评价空调风系统设计时有两个指标: 是否能够实现设计要求的各个房间的送风 量;