多区域空气流动下建筑物内污染物扩散研究

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人们的绝大部分时间在室内度过,室内空气质量的好坏与人类健康密切相关。因此对复杂综合建筑开展室内空气品质研究具有重要意义。本文针对哈尔滨某包含办公室、会议室、打印室、实验室等的复杂综合建筑,采用多区域网络模型、场-网络耦合模型,并进行了现场实测,分析了会议室CO2浓度分布和打印机产生的两种污染物在建筑内部扩散情况,对该复杂建筑的气体流动和几种污染物的扩散进行研究和分析,进而提出合理的通风策略和建议,具体的研究内容如下:首先,对该五层综合建筑进行网络模型建模,分析了不同季节空气流动,得到不同楼层下不同孔口的空气流量和压力分布。并根据现场实测数据,对建筑中不同类型的孔口泄漏特性参数进行修正,增强了模型的可靠性。应用该网络模型可以用来对建筑在不同工况下的空气流动、污染物扩散等进行分析研究。其次,应用多区域网络模型,对某几个典型会议室内CO2浓度变化进行研究,分析了不同工况下的CO2浓度峰值、衰减速率和换气次数等参数。研究表明:建筑外区会议室采取开窗通风,可以保证会议室CO2浓度较低。建筑内区会议室CO2峰值浓度较高,衰减较慢且换气次数较小,应更加重视内区房间在过渡季的通风问题,必要时应对建筑内区房间采取机械通风。随后,应用场-网络耦合模型,研究不同季节下门窗开关状态、建筑不同门窗开启比例对某内区会议室CO2浓度分布和扩散的影响。并与现场实测进行对比,表明场-网络模型得到的预测结果可靠。研究表明:仅将建筑三层房间中的窗开启对会议室内CO2浓度变化大于仅将建筑三层房间门开启。增加门窗同时开启比例,室内CO2浓度衰减会更快。在夏季,当建筑三层开门开窗房间占建筑整层房间比例为50%时,采用自然通风的策略可以保证内区会议室内CO2浓度处于合理范围。并对该建筑内区会议室自然通风策略提出合理建议。最后,应用多区域网络模型,对打印机产生的颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的扩散进行分析,基于建筑物空气流动分析,研究整个建筑内污染物的扩散情况,对建筑内打印室的布置提出合理建议。研究表明:冬季较其余季节相比,打印机产生PM2.5的影响范围更广。在夏季,打印室布置在建筑内区危害比布置在建筑外区小。在夏季,打印室布置在不同楼层下O3的扩散趋势大致相同。打印机采用分散布置的方式较集中布置好。本课题采用了多区域网络模型和场-网络耦合模型,对复杂建筑的空气流动、污染物浓度分布和扩散进行了分析和研究,并与实测数据进行了对比。此研究方法既考虑到了建筑整体的气体流动及其对不同区域的影响,也可以用来重点研究某房间或区域的气体流动和污染物扩散的细节。该研究可以扩展应用在各种类型复杂建筑的空气流动和污染物扩散的研究中,具有重要理论意义和应用价值。
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