室内自然通风模拟分析报告.docx

1、室内自然通风模拟分析报告 XX办公组团项目 室内自然通风模拟分析报告 提供：XX建筑设计研究院有限公司声明：1、本报告无咨询单位签字盖章无效；2、本报告涂改、复印均无效；3、本报告仅对本项目有效。项目名称：XX办公组团项目 委托单位：XX建筑设计研究院有限公司 报告编写人： 校 对 人： 审 核 人： 报告日期： 2014年10月20日 1 模拟概述1.1 项目概况 XX项目位于新城中央商务区，西、南两侧邻城市主干道越王大道，永和路西望客家文化公园，东临东江，交通十分方便快捷。总用地面积为27623平方米, 总建筑面积116550.22，建设内容为住宅、商业、办公及其他相关配套用房。其中，办公

2、组团位于项目南端，用地面积11118，计容建筑面积46069.10，容积率4.14.地上26层，一至三层裙楼为商业和银行，其余为办公室，地下两层，建造面积12401.64，为地下车库和设备用房。项目总平面图如下图所示：图1 XX市XX项目总平面1.2 气候概况 XX市位于广东省东北部、东江中上游。其范围是东经11414-11536，北纬2310-2427。东接梅州市，东南与汕尾市接壤，南邻惠州市，西连韶关市，北连江西省赣州市。XX市风向季节变化明显，4-8月多吹南风，1-3月及9-12月以北风为主，各月均以静风频率为最高，8-10月为40%-44%，其余各月均为31%-38%，年平均风速为1.

3、5m/s，各月风速变化不大，在1.2 -1.7m/s之间。1.3 通风原理 室内自然通风的必要条件为空气在足够的风压差推动下的流动，而足够的风压差基于室外良好的通风环境，而且必须有合理的利于通风的室内空间布局和构造设计。 风洞试验表明：当风吹向建筑时，因受到建筑的阻挡，会在建筑的迎风面产生正压。而当气流绕过建筑的各个侧面及背面，会在相应位置产生负压，如图2所示。图2 建筑物在风力作用下的压力分布+ 附加压力为正； 附加压力为负（a）平屋顶建筑（立剖面）；（b）倾角 30坡屋顶建筑（立剖面）；（c）倾角 45坡屋顶建筑（立剖面）；（d）建筑平面图 室内通风就是利用建筑的迎风面和背风面之间的压力差

4、实现空气的流通，压力差的大小与建筑的形式、建筑与风的夹角以及建筑周围的环境有关；当然必须有合理的室内构造布局才可最终实现良好的室内通风。1.4 参考依据 本项目主要依据标准为绿色建筑评价标准GB/T 503782014，其他标准同时作为参考依据，包括：建筑通风效果测试与评价标准JGJ/T 3092013；绿色建筑评价技术细则委托方提供的XX市XX项目的平面图、建筑专业设计图纸、设计效果图等图纸资料民用建筑设计通则GB 503522005 委托方提供的其他相关资料1.5 评价标准1.5.1 绿建标准绿色建筑评价标准GB/T 503782014其中8.2.10对建筑的室内自然通风效果的评价规则为：

5、1 居住建筑： 按下列 2 项的规则分别评分并累计：1) 通风开口面积与房间地板面积的比例在夏热冬暖地区达到 10%，在夏热冬冷地区达到 8%，在其他地区达到 5%，得 10 分；2) 设有明卫，得 3 分。2 公共建筑： 根据在过渡季典型工况下主要功能房间平均自然通风换气次数不小于 2 次/h 的面积比例，按照下表的规则评分，最高得 13 分。表1 公共建筑过渡季节典型工况下主要功能房间自然通风评分规则面积比例 RR得分60%RR65%665%RR70%770%RR75%875%RR80%980%RR85%1085%RRR90%1190%RR95%12RR95%131.5.2 通风效果评价标

6、准建筑通风效果测试与评价标准JGJ/T 3092013中3.2.7提到建筑中人员主要停留房间的气流组织应符合下列规定： 人员活动区气流组织应分布均匀，避免漩涡； 住宅室内通风应从客厅、卧室和书房等主要房间流向厨房和卫生间等功能性房间； 公共建筑应根据不同功能区域合理组织气流，保证人员活动区位于空气较新鲜的位置； 室内污染的空气应及时排出；2 分析流程2.1 评价方法2.1.1 评价工具 本项目参考建筑通风效果测试与评价标准JGJ/T 3092013中数值模拟的方法评价室内通风效果。其中数值模拟软件采用斯维尔Vent2014软件的室内通风模块。 斯维尔Vent2014软件室内通风模拟依据CFD基

7、本求解原理和流程，紧贴绿色建筑评价标准GB/T 50378-2014对室内通风的要求，并参考建筑通风效果测试与评价标准JGJ/T309-2013标准对于模拟评价的要求，直接输出门窗风压表，通风开口面积比例表以及换气次数达标面积比例表，并且输出室内通风效果云图和矢量图，直观显示室内气流组织分布。2.1.2 评价方法 软件将按照绿色建筑评价标准GB/T 503782014要求出具的报告内容，提供门窗风压表作为计算室内通风的条件，并提供换气次数、室内气流组织分布彩图以及报告模板。 进行室内通风评价时，宜选择典型户型或者最不利房间作为基本分析对象，重点考虑人行走高度水平面的通风状况，依据上述信息并对照

8、标准条款评价室内通风效果是否达标。2.2 几何模型 本报告根据委托方提供的建筑设计图纸等其它相关资料建立XX办公楼项目室内自热通风模型。若由于委托方提供资料不实或方案变化而导致分析差错，我方将不予保证。 Vent软件直接从室内模型中提取模拟分析所需的建筑内部边界，即为建筑内墙与空气接触的并有通风洞口的边界，此处通风洞口通常指门窗；这个边界包围的空间作为室内通风分析的几何模型或者计算区域。通过图纸分析和模型观察可确定几何模型是否正确：2.2.1 图纸分析办公楼45标准层，其平面图及轴侧图分别如图3、图4、图5所示。图3 XX市XX项目办公楼标准层建筑平面图图4 XX市XX项目办公楼标准层室内自然

9、通风分析模型轴测图图5 XX市XX项目办公楼标准层室内自然通风分析模型平面图2.2.2 模型观察图6XX项目办公楼模型图7XX项目办公楼4-5层标准层模型2.3 网格划分2.3.1 网格密度对于室内通风，速度可能发生较大变化的窗户、门、墙的拐角附近，网格需要特别加密，以捕捉这些局部特征对风场的影响。Vent2014采用初始网格尺寸、最大细分级数和最小细分级数控制加密网格。图8 XX项目办公楼4-5层标准层网格划分2.3.2 网格质量 只有网格质量合格才可以进行下一步计算，建筑通风效果测试与评价标准中提到在模拟前需判定网格质量，Vent2014采用网格质量自动判定网格质量是否合格。2.4 湍流模

10、型 湍流模型反映了流体流动的状态，在流体力学数值模拟中，不同的流体流动应该选择合适的湍流模型才会最大限度模拟出真实的流场数值。 Vent2014依据建筑通风效果测试与评价标准JGJ/T 3092013推荐的RNG k湍流模型进行室外流场计算。下表为几种工程流体中常见的湍流模型适用性：常用湍流模型特点和适用工况 standard k- 模型简单的工业流场和热交换模拟，无较大压力梯度、分离、强曲率流，适用于初始的参数研究RNG k-模型适合包括快速应变的复杂剪切流、中等旋涡流动、局部转捩流如边界层分离、钝体尾迹涡、大角度失速、房间通风、室外空气流动realizable k- 模型旋转流动、强逆压梯

11、度的边界层流动、流动分离和二次流，类似于RNG2.5 边界条件 Vent2014先进行室外风场的计算，计算之后会提取各个窗户表面压力值；之后在进行室内通风计算时，将所需的窗户表面压力值自动赋予对应窗户边界，作为室内分析的初始边界条件。2.6 数学模型 CFD 方法是针对流体流动的质量守恒、动量守恒和能量守恒建立数学控制方程，其一般形式如下表所示： 该式中的可以是速度、湍流动能、湍流耗散率以及温度等。针对不同的方程，其具体表现形式如表 1。表 1 计算流体力学的控制方程名称变量连续性方程100x 速度y 速度z 速度湍流动能湍流耗散温度表 1中的常数如下：， ， ， ， ， ， ， ， ， ，

12、， 由 计算其中 。如果 ，则 ， 其中 ， ， 2.7 求解方法2.7.1 算法说明 目前CFD计算方法方法主要采用有限差分法和有限体积法。一般情况下，两者的数学本质及其表达是相同的，只是物理含义有所区别，有限差分基于微分的思想，有限体积基于物理守恒的原理。 Vent2014软件采用有限体积法，同时采用压强校正法（SIMPLE）处理连续性方程，将运动方程的差分方程代入连续性方程建立起基于连续性方程代数离散的压强联系方程，求解压强量或压强调整量。2.7.2 差分格式 CFD计算需要将CFD数学模型中的高度非线性的方程离散为可用于求解的方程，这个过程需要用到差分方法。 Vent2014采用二阶迎

13、风格式对方程进行离散，二阶迎风格式的准确性可满足一般流体模拟计算的要求，同时满足建筑通风效果测试与评价标准JGJ/T 3092013对于数值模拟算法的要求。2.8 模拟工况2.8.1 室外结果分析在室内通风分析前，首先要根据室外风环境模拟分析结果确定目标建筑表面风压，本报告主要分析办公楼室内整体的流场分布及通风换气情况。根据本项目室外风环境情况可知，XX市XX办公楼夏季建筑前后压差都在3Pa8Pa左右，室内本报告选取最不利的45层标准层作为分析对象，分析在风压作用下室内各房间的通风换气情况以及整体的通风效果。建筑表面风压如下所示：图9 整体表面迎风侧压力分布图10 整体表面背风侧压力分布2.8

14、.2 门窗风压表分类编号朝向风压(Pa)是否开启第4层 4015办公-其它MQ27HOLE北0.55是 4014办公-其它MQ24HOLE北0.75是 4014办公-其它MQ29-1HOLE西0.27是 4013办公-其它MQ27-1HOLE北-0.44是 4013办公-其它M0621东-0.22是 4013办公-其它MQ28HOLE北0.02是 4013办公-其它M0621西0.43是 4009办公-会议室MQ30-1HOLE西0.02是 4007办公-其它MQ26HOLE东-1.55是 4007办公-其它M0621南-1.57是 4007办公-其它MQ25HOLE东-1.57是 4007办

15、公-其它MQ24HOLE东-1.61是 4007办公-其它MQ24HOLE北-0.97是 4007办公-其它MQ27-2HOLE北-0.76是 4005办公-会议室MQ30-2HOLE西-0.18是 4004办公-普通办公室MQ22HOLE南-1.03是 4004办公-普通办公室MQ24HOLE东-1.64是 4004办公-普通办公室MQ25HOLE东-1.38是 4004办公-普通办公室M0621北-1.46是 4003办公-普通办公室MQ23HOLE南-0.67是 4001办公-普通办公室MQ22-1HOLE南-0.75是 4001办公-普通办公室MQ29HOLE西-0.66是第5层 50

16、23办公-会议室M0621东-0.25是 5022办公-普通办公室M0621西0.41是 5021办公-普通办公室M0621南-1.61是 5014办公-其它M0621南0.1是 5005办公-普通办公室M0621北-1.47是 5004办公-普通办公室M0621北-0.32是 5002办公-普通办公室M0621西-0.68是 5002办公-普通办公室M0621东-0.8是3 结果分析依据绿建标准，室内通风关注室内某个水平或者垂直剖面上气流组织分布是否合理，通风开口面积与地面面积比以及换气次数。 气流组织：通常云图用于观察流场中风速和风压的整体分布，而风速矢量图展示气流组织的走向； 通风开口面

17、积与房间地板面积的比例：通过通风开口面积比数据表展示； 换气次数：可通过换气次数表直接获取结果。3.1 换气次数表参照报告1.5章所述绿色建筑评价标准GB/T 503782014对于房间通风换气次数的要求，根据软件提供换气次数表可见。换气次数大于2/h的面积比换气次数大于2/h的面积1247.48 总面积1321.58 面积比例RR0.944 分类体积(m3)面积(m2)换气次数(1/hr)朝向门窗类型流量(m3/s)第4层 4010空房间122.8534.1204006空房间238.4366.2315.75 M1521北内门1 M1521西内门-1.14008空房间96.8226.90 M1

18、221西内门04002办公-走廊644.47179.02106.9 M1521南内门-1 M0821西内门-0.8 M0821北内门0 M1221北内门-2.4 M1221东内门-1 M1221东内门-0.9 M1221东内门-1.9 M1221东内门3 M1221南内门1.1 M1221南内门4.3 M1221南内门4.8 M1221西内门3.2 M1221西内门1.1 M1221西内门-1.4 M1221西内门-1.3 M1221西内门-1.5 M1221西内门-1.4 M1421西内门-2.3 M1221北内门-1.3 M1221东内门-1.9 M1221东内门0.7 M1221东内门0

19、.4 M1221东内门0 M1521东内门1.14015办公-其它138.6138.529.91 MQ27HOLE北外窗-1.2 M1221南内门1.34014办公-其它181.4450.445.43 MQ24HOLE北外窗0 MQ29-1HOLE西外窗-2.5 M1421东内门2.34013办公-其它640.15177.8228.85 M1221南内门2.4 M1221东内门1.4 MQ27-1HOLE北外窗-1.2 M0621东外窗-0.6 MQ28HOLE北外窗-2.7 M0621西外窗-0.7 M1221西内门1.94012办公-其它47.113.080 M0821南内门04011办公

20、-其它92.3525.6529.93 M0821东内门0.8 M1221西内门-0.7 M1221西内门-0.44009办公-会议室363.48100.9729.19 MQ30-1HOLE西外窗-3 M1221东内门1.5 M1221东内门1.44007办公-其它790.09219.4737.36 MQ26HOLE东外窗3.9 M0621南外窗0.5 MQ25HOLE东外窗-1.2 MQ24HOLE东外窗-1.8 MQ24HOLE北外窗-2.6 MQ27-2HOLE北外窗-1.3 M1221西内门-1.4 M1221西内门1 M1221西内门0.9 M1221西内门1.94005办公-会议室3

21、2891.1126.48 M1221东内门1.4 M1221东内门1.3 MQ30-2HOLE西外窗-2.44004办公-普通办公室437.84121.62113.82 M1221西内门-3 M1221北内门-1.1 MQ22HOLE南外窗16.2 MQ24HOLE东外窗-4.5 MQ25HOLE东外窗-3.6 M0621北外窗-1.64003办公-普通办公室287.3779.82113.49 MQ23HOLE南外窗9.8 M1221北内门-4.3 M1221北内门-4.84001办公-普通办公室348.796.86111.19 M1221东内门-3.2 M1221东内门-1.1 MQ22-1

22、HOLE南外窗12.6 MQ29HOLE西外窗-6.53.2 通风开口面积分类体积(m3)面积(m2)开地比朝向门窗类型开启面积(m2)第4层 4010空房间122.8534.1200 4006空房间238.4366.2300 4008空房间96.8226.900 4002办公-走廊644.47179.02004015办公-其它138.6138.50.093.38 MQ27HOLE北外窗3.384014办公-其它181.4450.40.125.98 MQ24HOLE北外窗2.56 MQ29-1HOLE西外窗3.424013办公-其它640.15177.820.058.66 MQ27-1HOLE北外窗2.02 M0621东外窗1.16 MQ28HOLE北外窗4.32 M0621西外窗1.16 4012办公-其它47.113.0800 4011办公-其它92.3525.65004009办公-会议室363.48100.970.033.19 MQ30-1HOLE西外窗3.194007办公-其它790.09219.47