文档介绍：中庭断面形状和尺寸对高层住宅建筑热压通风
影响研究*基金项目:国家自然科学基金项目(50778064)
湖南大学李念平张敏慧李靖侯素娟何东岳
摘要:本文运用Airpak软件对中庭断面形状和尺寸对高层住宅建筑通风影响进行了数值模拟研究,并选取其中一个工况进行了实验验证。建筑外围尺寸保持不变,本文首先选用三个面积相同,长宽比不同的矩形中庭,模拟分析出中庭断面形状对该建筑通风效果的影响;其次选用六个均为正方形但尺寸逐渐增大的中庭,模拟分析中庭断面尺寸对该建筑通风效果的影响。研究表明不同长宽比相同断面面积的矩形中庭通风效果相差不大,中庭通风量相差最大不超过7%,可知矩形中庭的长宽比不是影响中庭通风效果的主要因素;而中庭断面尺寸对建筑热压通风效果的影响明显,随着中庭截面面积越大,高层住宅建筑的通风效果随之变好。
关键词:高层住宅;中庭形状;中庭尺寸
建筑的可持续发展和城市住房日益紧张,使得具有中庭的高层住宅建筑形式备受建筑师们的青睐。王崇杰[1]等通过对济南地区三栋公共建筑的实测分析了影响中庭热舒适度的因素,并提出了改善措施。陈靖[2]等对甘肃某博物馆中庭热环境进行了数值模拟分析。Kotani[3],[4]对四个拥有不同中庭尺寸的高层住宅建筑进行了问卷调查,以弄清居住者对实际环境的评价;同时通过风洞实验对风压和热压作用下的高层住宅中庭的通风问题进行了初步探讨和研究。国内外大量的学者对中庭内环境做了相当程度的研究,并且取得显著成果,但是大多数只局限于对商用建筑中庭内环境的研究。而即使是对高层住宅建筑内的中庭研究(如Kotani[3],[4])也没有具体到对中庭断面形状和尺寸对高层住宅建筑热压通风影响的研究。本文运用数值模拟和实验相结合的方法对中庭断面形状和尺寸对高层住宅建筑热压通风影响进行了研究。
1 数值模拟
物理模型及模拟工况
(a) 轴测图(b) 平面图
图1 具有中庭的高层住宅建筑物理模型(单位:mm)
选用具有中庭空间的一梯两户对称式十层住宅建筑,建筑外围尺寸为长×宽=15000mm×15000mm,层高3000mm,物理模型如图1。中庭位于建筑中心,不同断面形状相同断面面积中庭如表1,不同断面尺寸中庭如表2。窗户尺寸均为2000mm×1500mm。
表 1 不同长宽比矩形中庭表 2 不同断面尺寸中庭
中庭编号
长宽比
尺寸
a
×
b
×
c
1
×
中庭
简称
尺寸
中庭尺寸 1
As1
×
中庭尺寸 2
As2
×
中庭尺寸3
As3
×
中庭尺寸 4
As4
×
中庭尺寸 5
As5
×
中庭尺寸 6
As6
×
考虑到自然通风主要适用在春秋过度季节和炎热季节温度相对较低的夜晚,取室外温度为20℃。为简化计算模型,不考虑各热源间的辐射作用。建筑墙体除楼板外均为绝热墙体,使得热量交换全部通过热对流来完成。楼板为平面热源,各层楼板发热量均为15KW(楼板面积约为100㎡,室内冷负荷取150W·m-2)。窗口均为自由出流边界条件。
选择控制方程
室内