川西民居外窗不同開啟方式的通風(fēng)效果分析★

南艷麗 鐘輝智

(中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610042)

川西民居外窗不同開啟方式的通風(fēng)效果分析★

南艷麗 鐘輝智

(中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610042)

介紹了川西傳統(tǒng)民居常見外窗開啟類型，借助科學(xué)化分析手段，探討了平開窗、推拉窗及中懸窗三種外窗開啟方式對室內(nèi)通風(fēng)效果的影響，以期對民居傳統(tǒng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行繼承與改良。

外窗，開啟方式，通風(fēng)效果

川西民居具有川西地區(qū)獨特的風(fēng)味特點，民居與周圍環(huán)境融合一體，建筑用材因地制宜、就地取材，因材設(shè)計。門窗作為民居立面的主要表現(xiàn)形式，種類花樣很多，一般為木窗，在木框內(nèi)加上各種木條，形成不同樣式的花紋，有的窗采用鏤空的形式，門窗玻璃除鏤空外通常采用單層玻璃。川西民居中門窗的主要特點就是開敞通透，通風(fēng)采光功能相結(jié)合。門窗作為氣流通道，其開敞的大小、位置形式等對于室內(nèi)通風(fēng)質(zhì)量有著重要的影響。外窗的開啟有擋風(fēng)或?qū)эL(fēng)作用，如果開啟方式得當(dāng)，能有效增強室內(nèi)的通風(fēng)效果，達(dá)到改善室內(nèi)熱環(huán)境的目的[1]。本文針對外窗不同開啟方式對室內(nèi)通風(fēng)效果的影響進(jìn)行模擬對比分析，對傳統(tǒng)節(jié)能技術(shù)加以繼承改良。

1 外窗開啟方式

調(diào)研顯示，川西傳統(tǒng)民居中外窗開啟方式有固定、平開、推拉以及懸開等形式，見圖1。

傳統(tǒng)民居中固定窗，開窗面積小，室內(nèi)熱環(huán)境與室外相近，隨著人們對室內(nèi)環(huán)境的要求越來越高，該類窗逐漸被替代；平開窗構(gòu)造簡單，開啟靈活，便于清理，開啟面積大，而且閉合時密封性能較好，考慮不對室內(nèi)空間造成影響，外開平開窗是民居中采用廣泛的窗戶種類；推拉窗依靠窗扇插入窗框上的滑道進(jìn)行開啟或者關(guān)閉，窗戶開啟面積只能達(dá)到窗戶面積的一半，且不對室內(nèi)空間造成侵占，操作方便，但氣密性能差，濕氣、灰塵容易進(jìn)入；懸開窗根據(jù)鉸鏈和轉(zhuǎn)軸的位置不同，分為上懸窗、中懸窗、下懸窗，這類窗戶閉合式密封性能強，能通過對窗扇自身角度的調(diào)節(jié)來達(dá)到調(diào)節(jié)室外風(fēng)的入射角度，從而對自然風(fēng)有很好的引導(dǎo)和牽制作用，具有很強的靈活性[1]，傳統(tǒng)民居中中懸窗的應(yīng)用較為常見。除此之外，民居中門窗一般為木框，絕大部分鏤空或采用單層玻璃，熱工性能差。

2 外窗不同開啟方式的通風(fēng)效果分析

2.1 建筑模型及邊界條件

建筑朝向為南北向，建筑尺寸為4.8 m×3.0 m×3.6 m(長×寬×高)。南向為不同窗戶開啟方式對比的朝向。南向窗戶尺寸1.5 m×1.8 m(長×高)；北向窗戶尺寸1.2 m×0.9 m(長×高)。不同開啟形式外窗模型分別如圖2，圖3所示。中懸窗開啟角度分為30°，60°，90°，120°及150°。風(fēng)向為東南風(fēng)，風(fēng)速2 m/s。借助PHOENICS通風(fēng)模擬軟件對不同外窗開啟方式的通風(fēng)效果進(jìn)行對比分析。

2.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

2.2.1 平開窗對室內(nèi)通風(fēng)效果的影響

窗扇的左右兩部分向外開啟形成一定的夾角，窗扇能夠完全敞開形成進(jìn)風(fēng)口，從而形成較為平穩(wěn)的氣流組織形式。平開窗豎直方向風(fēng)速分布圖、平開窗人員活動區(qū)域1.5 m處風(fēng)速圖分別見圖4，圖5。

由圖4,圖5可以看出，平開窗南向窗戶的中心最大風(fēng)速可以達(dá)到2 m/s，在垂直方向的渦流不明顯。平開窗由于其外開窗扇可以起到一定的導(dǎo)風(fēng)作用，所以通過窗戶進(jìn)入到室內(nèi)平均風(fēng)速可以達(dá)到1.8 m/s，總風(fēng)量為4.86 m3/s。

2.2.2 推拉窗對室內(nèi)通風(fēng)效果的影響

窗扇由左右兩部分組成，不需要向外或者向內(nèi)推出占用額外的空間，但是由于窗扇的重疊導(dǎo)致室內(nèi)自然通風(fēng)進(jìn)風(fēng)口的有效面積至多能占到窗戶的一半。推拉窗豎直方向風(fēng)速分布圖、推拉窗人員活動區(qū)域1.5 m處風(fēng)速圖分別見圖6,圖7。

由圖6,圖7可以看出，推拉窗南向窗戶的中心最大風(fēng)速可以達(dá)到3.2 m/s，在垂直方向的分布較均勻，推拉窗通過窗戶進(jìn)入到室內(nèi)平均風(fēng)速可以達(dá)到3.2 m/s，總風(fēng)量為4.32 m3/s。

2.2.3 中懸窗對室內(nèi)通風(fēng)效果的影響

中懸窗的窗扇能有效引導(dǎo)氣流向下部人員活動區(qū)域流動，并能夠?qū)κ覂?nèi)的速度產(chǎn)生較為明顯的分層現(xiàn)象，并取得較好的通風(fēng)效果。不同開啟角度的中懸窗豎直方向風(fēng)速分布圖、中懸窗人員活動區(qū)域1.5 m處風(fēng)速圖分別見圖8,圖9。

由圖8,圖9可以看出，中懸窗南向窗戶的中心最大風(fēng)速可以達(dá)到3.1 m/s，但是平均風(fēng)速不是很大，不過由于中懸窗可以調(diào)整垂直方向的角度，可以在室內(nèi)形成大的漩渦，從而形成較好的氣流，對室內(nèi)環(huán)境有利。中懸窗人員活動區(qū)域的風(fēng)速與窗戶的開啟角度有關(guān)，開啟角度最大時，風(fēng)速最大。

3 結(jié)語

在室外風(fēng)環(huán)境相同的前提下，對比分析了外開平開窗、推拉窗、中懸窗三種外窗開啟方式對室內(nèi)自然通風(fēng)效果的影響，得出：

1)平開窗由于其外開窗扇可以起到一定的導(dǎo)風(fēng)作用，平開窗南向窗戶的中心最大風(fēng)速基本可以達(dá)到室外風(fēng)速，在垂直方向的渦流不明顯，是一種較為理想的開啟方式。

2)推拉窗通過窗戶進(jìn)入的平均風(fēng)速遠(yuǎn)大于室外風(fēng)速，但室內(nèi)總通風(fēng)量小于平開窗，室內(nèi)局部風(fēng)場不均勻，對自然通風(fēng)不利。

3)中懸窗南向窗戶的中心最大風(fēng)速同推拉窗相近，但平均風(fēng)速不是很大，由于中懸窗可以調(diào)整垂直方向的角度，可以在室內(nèi)形成大的漩渦，從而形成較好的氣流，對室內(nèi)環(huán)境有利。中懸窗人員活動區(qū)域的風(fēng)速與窗戶的開啟角度有關(guān)，開啟角度最大時，風(fēng)速最大，是一種理想的外窗開啟方式。

4)考慮外窗自身熱工性能，玻璃采用中空玻璃。

[1] 杜 晉.房間懸開窗通風(fēng)性能的實驗研究[D].西安：長安大學(xué)，2011.

[2] 王 亮，盧 軍，趙 娟，等.窗戶開啟方式對居室內(nèi)部自然通風(fēng)的影響分析[J].重慶大學(xué)學(xué)報，2011(S24)：75-79.

Ventilation analysis on different window opening modes of residential buildings in west Sichuan province★

Nan Yanli Zhong Huizhi

(ChinaSouthwestArchitecturalDesignandResearchInstituteCorp.Ltd,Chengdu610042,China)

The common window opening modes of traditional residential buildings in west Sichuan province are first introduced. Then the impact of different opening modes, such as casement window, sliding window and horizontally pivoted window, on the indoor ventilation is discussed by analytical method, which is an inheritance and improvement of traditional energy-saving technology in residential buildings.

exterior window, opening modes, ventilation effect

2015-01-14

★：國家“十二五”科技支撐計劃課題“山地傳統(tǒng)民居統(tǒng)籌規(guī)劃與保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)與示范”資助(課題編號：2013BAJ11B04)

南艷麗(1981- )，女，工程師; 鐘輝智(1980- )，男，高級工程師

1009-6825(2015)09-0112-02

TU111.195

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