室内通风模拟分析报告门诊楼.docx
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室内通风模拟分析报告门诊楼
广东医科大学附属医院海东院区
(一期工程)
门急诊医技综合楼-门急诊部分
室内自然通风模拟分析报告
计算软件:
风模拟分析软件PKPM-CFD
开发单位:
中国建筑科学研究院
建研科技股份有限公司
合作单位:
SoftwareCradleCo.,Ltd.
上海韵能建筑科技有限公司
应用版本:
20170920
计算时间:
2017.10.1319:
19
室内自然通风模拟分析报告
项目名称:
广东医科大学附属医院海东院区(一期工程)门急诊医技综合楼-门急诊部分
项目地址:
广东湛江
建设单位:
广东医科大学附属医院
设计单位:
中南建筑设计院股份有限公司
规范标准参考依据:
1、《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2014)
2、《民用建筑设计通则》(GB50352-2005)
3、《绿色建筑评价技术细则》
4、《建筑通风效果测试与评价标准》JGJ/T309-2013
一、项目概述
城市:
湛江(北纬=21.00°,东经=110.00°)
建筑类型:
公建
建筑朝向:
南偏东3度
体形系数:
0.13
总建筑面积:
28426.71m2
建筑面积(地上):
28426.71m2建筑面积(地下):
0.00m2
建筑层数:
地上4层,地下0层
建筑物高度:
18.90m
层高汇总表
标准层
实际楼层
层高(m)
普通层_1
1层
5.40
普通层_2
2~3层
4.50
普通层_4
4层
4.50
全楼外窗(包括透明幕墙)、外墙面积汇总表
朝向
外窗(包括透明幕墙)(m2)
外墙(m2)
朝向窗墙比
东
680.24
681.56
0.50
南
1941.87
2208.61
0.47
西
693.10
668.67
0.51
北
2656.69
1314.59
0.67
合计
5971.90
4873.43
0.55
建筑轴测图
图1建筑轴测图
二、指标要求
针对室外风环境评价依据为《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2014中有关室内自然通风的条文要求,具体条文如下:
8.2.10优化建筑空间、平面布局和构造设计,改善自然通风效果,评价总分值为13分,并按下列规则评分:
1居住建筑:
按下列2项的规则分别评分并累计:
1)通风开口面积与房间地板面积的比例在夏热冬暖地区达到10%,在夏热冬冷地区达到8%,在其他地区达到5%,得10分;
2)设有明卫,得3分。
2公共建筑:
根据在过渡季典型工况下主要功能房间平均自然通风换气次数不小于2次/h的面积比例,按表8.2.10的规则评分,最高得分13分。
表8.2.10公共建筑过渡季典型工况下主要功能房间自然通风评分规则
面积比例RA
得分
60%≤RA<65%
6
65%≤RA<70%
7
70%≤RA<75%
8
75%≤RA<80%
9
80%≤RA<85%
10
85%≤RA<90%
11
90%≤RA<95%
12
RA≥95%
13
自然通风的效果不仅与开口面积与地板面积之比有关,事实上还与通风开口之间的相对位置密切相关。
在设计过程中,应考虑通风开口的位置,尽量使之有利于形成“穿堂风”。
本报告通过CFD模拟,确认各区域通风换气状况。
三、模拟概述
3.1模拟原理简述
建筑物室外通风过程的数值模拟研究主要有节点法、数学模型法和计算流体力学法。
计算流体力学(CFD)针对某一区域或房间(计算领域),建立质量、能量及动量守恒等基本微分方程,根据周边环境,设定合理的边界条件,然后利用划分的风格,对微分方程进行离散,将微分方程离散为代数方程,通过迭代求解,得到空气流动状况。
采用CFD对自然通风模拟,主要用于自然通风风场布局优化和室内自然通风优化分析。
由于建筑物周围的流动往往是湍流,模拟中常采用标准κ-ε模型及其它湍流模型方程。
涉及到的控制方程主要包括:
连续性方程、动量方程、能量方程,κ-ε模型方程可以写成如下通用形式:
该式中的φ可以是速度、湍流动能、湍流耗散率以及温度等。
其具体表现形式如下表:
由
计算
其中
。
如果
,则
,其中
,
,
3.2通风概述
自然通风是在压差推动下的空气流动。
根据压差形成的机理,自然通风可以分为风压作用下的通风和热压作用下的自然通风。
1)热压通风
热压通风是指在过渡季节,室内由于存在各种各样的热源,气温一般高于室外气温。
此时,在密度差的作用下,室外空气通过建筑物下部的门窗或开孔等流入室内,并将室内较轻的空气从上部的窗户等位置排出,形成自下而上的室内通风流动。
热压通风又分单侧通风(single-sidednaturalventilation)、双侧通风(crossventilation),如图2、图3。
前者的通风量较小,后者的通风量相对较大、气流组织形式较好,但是往往受到建筑结构形式的限制而不允许采用。
图2单侧自然通风
图3双侧贯流式自然通风
2)风压通风
在具有良好的外部风环境的地区,风压可作为实现自然通风的主要手段。
风洞试验表明:
当风吹向建筑时,因受到建筑的阻挡,会在建筑的迎风面产生正压。
而当气流绕过建筑的各个侧面及背面,会在相应位置产生负压,如图4所示。
图4建筑物在风力作用下的压力分布
——附加压力为正;
——附加压力为负
(a)平屋顶建筑(立剖面);(b)倾角30°坡屋顶建筑(立剖面);
(c)倾角45°坡屋顶建筑(立剖面);(d)建筑平面图
风压通风就是利用建筑的迎风面和背风面之间的压力差实现空气的流通。
压力差的大小与建筑的形式、建筑与风的夹角以及建筑周围的环境有关。
当风垂直吹向建筑的正立面时,迎风面中心处正压最大,在屋角和屋脊处负压最大。
3.3换气次数
换气次数是表征室内空气平均新鲜程度的物理量,与进风口的风速、进风口的尺寸和形式、房间体积有关,其公式如下:
式中,
n——换气次数,次/h;
v——垂直于进风口的风速,m/s;
A——进风口面积,m2;
V——房间体积,m3。
四、模拟计算
4.1普通层_1_评价范围1
图5普通层_1_评价范围1平面图
注:
图中外窗蓝色部分代表可开启洞口
4.1.1初始条件
工况名称
风速(m/s)
与指北针夹角(度,顺时针方向)
工况1
1.50
132.00
4.1.2计算模型范围及网格尺寸设置
图6计算域与网格划分设置
网格划分设置
网格指标
本项目设置数量
总网格个数(万)
168.89
最小网格尺寸(mm×mm×mm)
50x50x50
最大网格尺寸(mm×mm×mm)
150x150x150
4.1.3模拟分析结果
(1)通风开口与地板面积比例
层数
评价范围
房间编号
房间名称
通风开
口面积
(m2)
房间地
板面积(m2)
通风开口与地板面积比(%)
标准限值(%)
是否
满足
普通层_1
评价范围1
48
诊室
0.00
11.07
0.00
≥8.00
否
47
诊室
0.00
11.07
0.00
≥8.00
否
46
诊室
0.00
11.07
0.00
≥8.00
否
45
诊室
0.00
17.08
0.00
≥8.00
否
41
诊室
0.00
17.51
0.00
≥8.00
否
34
诊室
0.00
14.43
0.00
≥8.00
否
33
诊室
0.00
8.88
0.00
≥8.00
否
32
诊室
0.00
13.40
0.00
≥8.00
否
31
诊室
0.00
9.49
0.00
≥8.00
否
21
诊室
0.00
150.47
0.00
≥8.00
否
20
诊室
0.00
13.59
0.00
≥8.00
否
19
诊室
0.00
30.15
0.00
≥8.00
否
16
诊室
0.00
96.53
0.00
≥8.00
否
12
诊室
0.00
11.07
0.00
≥8.00
否
8
诊室
15.35
47.14
32.56
≥8.00
是
7
诊室
0.00
41.09
0.00
≥8.00
否
6
诊室
0.00
41.09
0.00
≥8.00
否
3
诊室
0.00
122.58
0.00
≥8.00
否
2
诊室
0.00
45.96
0.00
≥8.00
否
1
候诊室、挂号厅
1537.15
4552.25
33.77
≥8.00
是
(2)室内风速分布情况
1、工况1
图71.2m高度平面风速云图
室内风速分布判断表
工况名称
考察平面(m)
房间编号
房间名称
平均风速(m/s)
建议值(m/s)
是否满足
工况1
1.20
48
诊室
1.99
≤1.40
否
47
诊室
1.33
≤1.40
是
46
诊室
1.97
≤1.40
否
45
诊室
1.11
≤1.40
是
41
诊室
0.64
≤1.40
是
34
诊室
0.93
≤1.40
是
33
诊室
1.25
≤1.40
是
32
诊室
0.86
≤1.40
是
31
诊室
1.28
≤1.40
是
21
诊室
0.99
≤1.40
是
20
诊室
0.16
≤1.40
是
19
诊室
1.53
≤1.40
否
16
诊室
0.96
≤1.40
是
12
诊室
1.23
≤1.40
是
8
诊室
0.46
≤1.40
是
7
诊室
0.66
≤1.40
是
6
诊室
0.50
≤1.40
是
3
诊室
2.03
≤1.40
否
2
诊室
0.54
≤1.40
是
1
候诊室、挂号厅
2.20
≤1.40
否
(3)室内气流分布情况
1、工况1
图81.2m高度平面风速矢量图
(4)室内空气龄分布情况
1、工况1
图91.2m高度平面空气龄云图
室内空气龄分布判断表
工况名称
考察平面(m)
房间
编号
房间名称
平均空气龄(s)
建议限值(s)
是否满足
工况1
1.20
48
诊室
5.19
≤1800
是
47
诊室
7.78
≤1800
是
46
诊室
4.89
≤1800
是
45
诊室
8.64
≤1800
是
41
诊室
30.50
≤1800
是
34
诊室
16.34
≤1800
是
33
诊室
22.57
≤1800
是
32
诊室
15.90
≤1800
是
31
诊室
14.28
≤1800
是
21
诊室
10.64
≤1800
是
20
诊室
40.85
≤1800
是
19
诊室
10.29
≤1800
是
16
诊室
18.95
≤1800
是
12
诊室
7.53
≤1800
是
8
诊室
26.41
≤1800
是
7
诊室
9.68
≤1800
是
6
诊室
15.33
≤1800
是
3
诊室
3.90
≤1800
是
2
诊室
12.93
≤1800
是
1
候诊室、挂号厅
7.90
≤1800
是
注:
空气龄的定义为空气质点从进风口到室内某位置所经历的时间,是可以真正反映出室内空气新鲜度的重要指标。
(5)室内换气次数情况
工况名称
房间编号
房间名称
房间体积(m3)
房间面积(m2)
通风量(m3/h)
换气次数(次/h)
标准限值(次/h)
是否
满足
工况1
48
诊室
59.77
11.07
21248.57
355.54
≥2.00
是
47
诊室
59.77
11.07
12699.03
212.48
≥2.00
是
46
诊室
59.77
11.07
17171.23
287.31
≥2.00
是
45
诊室
92.25
17.08
12573.59
136.30
≥2.00
是
41
诊室
94.55
17.51
10928.19
115.59
≥2.00
是
34
诊室
77.90
14.43
13874.87
178.11
≥2.00
是
33
诊室
47.94
8.88
14346.25
299.26
≥2.00
是
32
诊室
72.35
13.40
10113.98
139.79
≥2.00
是
31
诊室
51.27
9.49
14518.01
283.18
≥2.00
是
21
诊室
812.55
150.47
113605.67
139.81
≥2.00
是
20
诊室
73.38
13.59
4505.28
61.39
≥2.00
是
19
诊室
162.83
30.15
133847.56
822.00
≥2.00
是
16
诊室
521.26
96.53
143729.56
275.73
≥2.00
是
12
诊室
59.77
11.07
17295.20
289.39
≥2.00
是
8
诊室
254.53
47.14
44227.56
173.76
≥2.00
是
7
诊室
221.86
41.09
27754.38
125.10
≥2.00
是
6
诊室
221.87
41.09
28174.87
126.99
≥2.00
是
3
诊室
661.91
122.58
303445.23
458.44
≥2.00
是
2
诊室
248.16
45.96
36526.92
147.19
≥2.00
是
1
候诊室、挂号厅
24582.16
4552.25
5248905.58
213.52
≥2.00
是
判断
工况1下,换气次数大于2.00次/h的房间面积为5265.89㎡,房间总面积为5265.89㎡,换气次数达标面积比例为100.00%。
4.1.4普通层_1_评价范围1结果汇总表
工况名称
指标类型
实际计算值
限值
备注
全部工况
通风开口与地板面积比(%)
29.48
≥8.00
--
工况1
换气次数达标比例(%)
100.00
≥60.00
--
判断
通风开口与地板面积比例判断
在本评价范围里,主要功能房间的通风开口与地板平均面积比为29.48%,满足限值要求;
换气次数达标比例判断
在本评价范围里,换气次数达标面积比例为100.00%,满足限值要求。
4.2结果汇总
通风开口与地板面积比例汇总表
层数
评价范围
通风开口面积(m2)
房间地板面积(m2)
通风开口与地
板面积比(%)
规范限值
(%)
是否
达标
普通层_1
评价范围1
1552.50
5265.92
29.48
≥8.00
是
汇总
1552.50
5265.92
29.48
≥8.00
是
室内换气次数汇总表
层数
评价范围
工况名称
换气次数大于2次/h的面积比例(%)
规范限值(%)
是否达标
普通层_1
评价范围1
工况1
100.00
≥60.00
是
汇总
100.00
≥60.00
是
五、结论
本项目在最不利工况下,所选典型评价范围内,换气次数平均达标面积比例为100.00%。
根据《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2014第8.2.10条的条文规定,本项目总得分为13分。
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