自然通风下门窗开启对室内环境的影响研究

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自然通风作为一种传统古老的通风方式,在能源日趋稀缺的今天越发受到了人们的重视。通过门窗的合理开启状态组织室内自然风的流动,可以到达调节室内的温湿度,改善建筑内部热环境;排出室内的有害气体和微生物并引入室外新鲜空气;因地制宜的选择自然通风策略从而降低建筑能耗的效果。因此,对于自然通风对室内环境影响的研究显得尤为必要。改变门窗的开度大小能够改变门窗开口的阻力特性,从而改变室内的通风量,室内的温、湿度的变化以及污染物的浓度变化速率也随之改变。本文利用重庆市江津区白沙镇某节能综合示范楼作为实验平台,以门窗的不同开度作为作为改变室内换气次数的基础,以二氧化碳作为示踪气体研究室内污染物浓度的变化,并同时测量室内温湿度在门窗的不同开度工况下的变化情况以此作为研究基础。在对门窗阻力特性的研究中,文章利用CFD软件Airpak进行模拟分析,考察6种情况下的门窗不同开度,即总共36种组合工况对换气量的影响。利用模拟数据通过最小二乘法,拟合出最常用的平开门和推拉窗各自的流量系数以及两者组合下的通风流量系数与开度间的关系式。以实测工况中室外气象参数及CFD软件拟合得到的流量系数公式作为输入数据,以多区域网络模型作为研究基础,计算得到实际工况中不同门窗开启情况下的换气次数。最后分析在不同的换气次数条件下,室内环境中,二氧化碳浓度、温度及湿度等参数的变化情况。本文通过实测和模拟相结合的研究方法,对于门窗的阻力特性,不同开度对室内环境的影响作出分析,得出以下结论:①改变同一房间中的平开门和推拉窗的开度大小,都能影响房间的通风状态。在门窗两者共同作用的状态下,推拉窗对于通风的影响效果更大。平开门及推拉窗的开口流量系数与其开度之间的关系,都可以利用幂指数函数近似的进行描述。多个开口组合下的流量系数计算需根据开口对通风的影响作用大小进行加权调整。②在自然通风状态下,室内污染物浓度随时间的衰减速率主要与三个影响因素有关:分别是污染物释放速率,室内换气次数,以及室内外的浓度差。同样状态下,温度的变化速率主要与室内冷热源的辐射,室内外的温差以及换气次数有关。③在打开门窗进行自然通风的过程中,室内环境随之发生变化。实验发现,在相同的时间段以内,室内污染物浓度的衰减速率较快;而温、湿度的变化速率较慢。证明了在夏季可以通过合理开启门窗通风以改善室内空气品质,同时控制室内冷量的耗散。
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