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随着我国城市建设的迅速发展,高层和超高层建筑的数量日益增多,风对建筑物以及建筑物周围环境的影响也越来越显著。另外由于节能的需要,建筑物密闭程度不断增加,使得室内污染物不易扩散,室内空气品质逐渐恶化,增加了室内人群与污染物的接触机会。研究建筑小区的风环境及室内的空气品质是建筑环境研究中的重要工作之一,研究成果对于完善小区风环境的评价体系,改善室内空气品质,优化建筑工程设计等都有十分重要的意义。
本文在前人研究建筑室外风环境和室内空气环境的基础上,基于通风、室内空气品质理论分析和CFD数值模拟的理论基础,采用CFD数值模拟方法,结合济南郊区“建大教授花园”住宅小区为实例进行研究。
本文首先阐述了前人在风环境方面所做的研究成果,接着讨论了住宅通风的分类,影响室内热舒性的因素,室内污染物的来源,介绍了湍流流动CFD数值模拟理论基础。
其次,本文基于建大教授花园,在冬、夏季室外平均风速下,分析预测了风对小区内舒适度的影响。经研究发现此小区内的风速均小于5m/s,楼与楼之间不会形成较高的峡谷风,较为舒适,进而也验证了此小区设计合理;本文还分析预测了在强风下,风对小区内舒适度的影响以及风对建筑物门窗的破坏性。研究结果表明:此小区主要的三条东西街道上,风速都在25m/s以上,建议在小区的四周种植大量的树木,以便形成天然的屏障,降低小区内的风速;从所得的压力场得出,小区周边的单元用户不宜采用悬窗,而采用平开推拉窗。
另外本文设计了采用自然进风、机械排风的宅通风换气系统,采用10个EAO进风口,确定了每个公共排气道上涡轮式通风仪承担的排风量,为这种通风系统的实际应用提供设计参考;本文在0.3次/h、0.5次/h和0.7次/h三种不同的通风换气次数下,对冬季住宅室内的热湿环境进行了模拟分析,通过对室内的典型观测点及截面上的预测不满意百分比进行比较,发现通风换气次数为0.5次/h时,预测不满意百分比最小,推出济南地区冬季室内最佳的通风换气次数为0.5次/h。
最后本文研究了住宅在正常使用状态下,室内的速度场,温度场,热舒适性水平及排除室内人呼吸出的二氧化碳的过程。研究结果表明,室内的风速一般在0.2m/s以下,不会有吹风感,室内的预测不满意百分比较小,在16%以下,小于国家标准的27%,可谓较好的热湿环境;由于人体的散热,空气上升,带着人呼出的CO2上升,最后由风口、厨房或卫生间的排风口排出室外。总体来说,在0.5次/h的通风换气次数下,自然进风、机械排风的通风方式的通风效果较好,在既定的采暖设计条件下,既没有过多的热量损失,又能满足室内舒适性的要求。