廣州地區住宅建筑室內通風優化設計研究

秦翠翠 趙立華 高亞妮

1 引言

廣州地處亞熱帶濕熱地區，夏季漫長。近年來廣州居民用電增勢迅猛，其中空調用電是主要部分。住宅建筑中臥室是使用時間最長、空調能耗最高的空間，自然通風可以取代或部分取代空調以節約能耗[1～2]，因此確定住宅臥室的通風節能方案，是有力指導住宅通風設計的關鍵。要形成很好的自然通風，需要有合適的建筑開口，臥室開窗開門有利于形成良好的穿堂風，而臥室由于私密性等因素的影響，夜間往往會開窗關門。開窗關門通風效果較差。本文針對室內自然通風效果較差問題，通過模擬對住宅臥室室內通風優化前后進行了對比研究，并提出了采取機械通風輔助自然通風的改善措施和優化效果。

2 數值模擬

對比分析加小型軸流風機后的室內通風情況是否得到改善。選取住宅戶型中的一間臥室作為研究對象，使用PHOENICS軟件模擬建筑室內的通風情況，模擬分析臥室開窗關門情況下，加小型軸流風機后的室內通風情況是否得到改善，并考慮關門后門下縫隙對通風的影響。

2.1 物理模型的建立

建模時，室內各房間的門按照實際尺寸，玻璃門及窗按照可開啟面積尺寸，同時開啟率為100%，忽略室內家具和人員對風場的影響。在主臥2內裝風機，小型軸流風機直徑為150mm，依據面積相等折算成正方形133mm×133mm。結合實際情況，風機布置在窗戶左邊距離窗100mm處，臥室門下留有20mm的縫隙。裝有風機和未裝風機模型如圖1～2所示。

圖1 無風機模型

圖 2裝有風機的模型

2.2 邊界條件

窗口入口inlet風速邊界條件設為0.2m/s，風機入口inlet風速為5m/s；出風outlet窗口自由流出。

網格劃分以能識別出門窗洞口、墻體和風機尺寸為主。

3 室內風環境分析

對無風機和有風機兩種情況的室內自然通風進行模擬，模擬結果如圖3～6所示。

從圖3～4可以看出，臥室無風機時，窗口進來的氣流沖擊力很強，造成室內流場分布不均勻，室內風速也小，均小于0.2m/s，室內幾乎感覺不到風，室內通風換氣次數僅為10次/h。臥室加風機和無風機相比，室內流場變化很大。裝風機后，室內風速流場均勻，80%的區域超過0.28m/s，感覺舒適。

圖31 .5m高處無風機風速分布

圖41 .5m高處有風機風速分布

圖51 .5m高處無風機風速矢量分布

圖61 .5m高處有風機風速矢量分布

對比圖5～6可以看出，室內氣流流動加強，原因是風機吹入室內的風在室內形成渦流進行盤旋，使得室內的風速增大。風最后從窗口和門下縫隙排出，與不裝風機相比，室內風速比不加風機時大，室內通風換氣次數為21次/h，通風換氣次數與無風機相比，增加了11次/h?？蛷d和其他臥室的氣流流場也得到了改善。

4 結論

本文通過模擬分析了住宅臥室的室內通風狀況，針對臥室開窗關門室內通風效果差這種情況，提出了采取機械通風輔助自然通風改善室內通風的措施，對住宅通風節能設計具有一定的指導意義。

住宅臥無風機時室內通風室內流場分布不均勻，室內風速小，通風換氣次數僅為10次/h。加風機后，室內風速流場均勻，80%的區域滿足人體熱舒適，室內的通風換氣也得到了改善，通風換氣次數為20次/h，與無風機相比增加了11次/h?？蛷d和其他臥室的氣流流場也得到了改善。因此，當室內通風不好時，可以采取機械通風輔助措施進行改善，以達到室內的最大通風節能效果。選取風機時，應注意風機的噪音、是否具有能過濾空氣功能等多種事項，保證夜間臥室開窗關門時通風良好。