黄朋
深圳国研建筑科技有限公司 广东深圳 518000
摘要：本工程为。城市中高大建筑的数量和高度与日俱增，这些建筑的建成显著改变了城市的风环境。一方面高大密集的建筑群，降低了城市的通风、自净能力，本文通过深圳市某医院项目分析室内自然通风的潜力。
摘要：室内；自然通风；模拟；分析；
1.气象资料
深圳市属于南亚热带海洋性季风气候，全年温和暖湿，光热充足，雨量充沛。年平均气温为21.4～22.3℃，一月份平均气温12.9℃，七月份平均气温28.7℃，极端最高气温为38.7℃，极端最低气温为0.2℃。日最高气温大于30摄氏度的天数多年平均123天。深圳地区每年5月至9月为雨季，多年平均降雨天数为140天，年平均降雨量为1932mm，且多为台风型暴雨。全区日平均最大暴雨量282mm，多年平均蒸发量为1322 mm，最小年蒸发量为1107 mm。
2.室内风环境模拟分析
2.1分析方法
本研究的方法采用计算流体动力学（CFD）分析方法，计算软件采用目前较为流行的PHOENICS软件的FLAIR模块。
CFD通用软件以其模拟复杂流动现象的强大功能、人机对话式的界面操作以及直观清晰的流场显示引起了人们的广大关注。计算流体力学在20 世纪80 年代左右取得了不少重大进展，多层网格与残差光顺等加速收敛技术有效地减少了三维流动模拟的巨大计算工作量，而在低速不可压流动方面，利用人工可压缩性方法与压力校正法等对纳维尔—斯托克斯方程组（N-S 方程组）的直接求解取代了局限性很大的流函数—涡量法等传统解法，从而促进了CFD 技术向流体传热、多相流、燃烧与化学反应等领域迅速扩展与深入。这些进展也为通用软件的发展奠定了良好的理论基础。虽然 CFD 软件种类繁多，但其结构基本一致，由前处理器（Pre-processor）、求解器（Solver）及后处理器（Post-processor）等三大模块组成。各模块的作用，分别表述如下。前处理器：建立描述问题的几何模型（或者由CAD等其它软件建立并导入），确定控制方程（如N-S方程、湍流模型）、离散方法、计算方法（如SIMPLE、MAC），输入各种必需的参数（如初始条件、边界条件、松弛因子、物性参数等），并生成网格。求解器：CFD 的核心，将前处理器建立的系统进行迭代求解，并输出计算结果。后处理器：给出所计算参数（如温度场、速度场、压力场及浓度场等）的可视化结果及动画处理。
PHOENICS软件推出的FLAIR模块是英国CHAM公司针对建筑及暖通空调专业设计的CFD专用模块。在原有FLAIR模块的基础上，新版本FLAIR增加了大量HVAC专业的相关内容，具有更强的专业性。
2.2边界条件的处理及控制方程的选取
利用CFD 技术对室内风环境模拟时，确定合理的边界条件是保证模拟计算结果正确的一个重要环节。为了让区域的模拟比较接近真实情况，对建筑所处的地理位置的风速与风向进行分析。
2.2.1边界条件
对室内风环境的模拟与分析是建立在室外风环境模拟之上，在获取单体周围5m 范围内的风压场分布后，模拟单体室内的自然通风效果。由过渡季风压差选取数值对项目室内标准层进行模拟分析。
2.2.2工况计算说明
计算区域的进出口为自由进出口，建筑进出口压力设置是根据室外风环境模拟所得到的建筑周边压力值。项目内各建筑前后左右的压差分布如表3-2所示。
3.室内风环境模拟分析
在用PHOENICS进行分析后选取了具有代表性的过渡季室内风速矢量图、过渡季室内风压分布云图和过渡季室内1800s空气龄分布云图。在选取模拟分析平面的时候根据相关规范要求，主要选取离地面1.5m处为分析面加以模拟计算，以便能够更全面科学地掌握建筑物周围风速分布、室内空气龄等状况。在过渡季主导风向和风速条件下分析结果如下。
3.1建筑室内自然通风模拟结果
1)门诊楼
结合过渡季室内风速分布云图和室内风速分布矢量图分析得出，门诊楼过渡季室内风场分布较为均匀，各个房间气流组织良好，无明显旋流区和风影区出现，能满足室内自然通风要求。从室内风速分布云图可以看出，现状方案室内通风均较好，绝大部分房间风速大小适宜：室内风速范围为0.33-1.68m/s，平均风速为 0.51m/s。
门诊楼空气龄分布图，据统计，主要功能房间总面积为1542.83㎡，空气龄小于1800秒的面积为1328.45㎡，即主要功能房间自然通风换气次数大于2次/h的面积占总面积的86.10%。
2)住院部
结合过渡季室内风速分布云图和室内风速分布矢量图分析得出，住院部过渡季室内风场分布较为均匀，各个房间气流组织良好，无明显旋流区和风影区出现，能满足室内自然通风要求。从室内风速分布云图可以看出，现状方案室内通风均较好，绝大部分房间风速大小适宜：室内风速范围为0.08-0.93m/s，平均风速为 0.27m/s。
据统计，主要功能房间总面积为270.56㎡，空气龄小于1800秒的面积为270.56㎡，即主要功能房间自然通风换气次数大于2次/h的面积占总面积的100%。
结合过渡季室内风速分布云图和室内风速分布矢量图分析得出，行政楼过渡季室内风场分布较为均匀，各个房间气流组织良好，无明显旋流区和风影区出现，能满足室内自然通风要求。从室内风速分布云图可以看出，现状方案室内通风均较好，绝大部分房间风速大小适宜：室内风速范围为0.18-1.87m/s，平均风速为1.03m/s。
主要功能房间面积统计，据统计，主要功能房间总面积为480.45㎡，空气龄小于1800秒的面积为480.45㎡，即主要功能房间自然通风换气次数大于2次/h的面积占总面积的100%。
结合过渡季室内风速分布云图和室内风速分布矢量图分析得出，发热感染及高压氧仓综合楼过渡季室内风场分布较为均匀，各个房间气流组织良好，无明显旋流区和风影区出现，能满足室内自然通风要求。从室内风速分布云图可以看出，现状方案室内通风均较好，绝大部分房间风速大小适宜：室内风速范围为0.12-1.16m/s，平均风速为0.46m/s。
发热感染及高压氧仓综合楼空气龄分布图如图4-12所示，主要功能房间面积统计如表4-5所示，据统计，主要功能房间总面积为72.85㎡，空气龄小于1800秒的面积为72.85㎡，即主要功能房间自然通风换气次数大于2次/h的面积占总面积的100%。
3.2结果分析
为求得项目整体通风达标比例，以各建筑功能区域的面积为比例进行加权平均计算，计算结果见下表，最终算得整栋楼自然通风达标面积比例为100%，根据《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2014中8.2.10标准，此项可得13分。
4.结论
通过对该项目的场地的室内风环境的模拟分析，得出以下基本结论：
本项目的朝向和构造设计合理，有利于室外空气进入室内。由于整体建筑布局合理，使得室内主要功能区域平均风速适宜，室内自然通风良好。室内空气具备较好的更新能力，提高了室内舒服度。
论文作者:黄朋
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第24期
论文发表时间:2019/7/31
标签：风速论文; 室内论文; 房间论文; 云图论文; 主要功能论文; 自然论文; 建筑论文; 《建筑模拟》2019年第24期论文;