广州地区住宅建筑室内通风优化设计研究

秦翠翠 赵立华 高亚妮

1 引言

广州地处亚热带湿热地区，夏季漫长。近年来广州居民用电增势迅猛，其中空调用电是主要部分。住宅建筑中卧室是使用时间最长、空调能耗最高的空间，自然通风可以取代或部分取代空调以节约能耗[1～2]，因此确定住宅卧室的通风节能方案，是有力指导住宅通风设计的关键。要形成很好的自然通风，需要有合适的建筑开口，卧室开窗开门有利于形成良好的穿堂风，而卧室由于私密性等因素的影响，夜间往往会开窗关门。开窗关门通风效果较差。本文针对室内自然通风效果较差问题，通过模拟对住宅卧室室内通风优化前后进行了对比研究，并提出了采取机械通风辅助自然通风的改善措施和优化效果。

2 数值模拟

对比分析加小型轴流风机后的室内通风情况是否得到改善。选取住宅户型中的一间卧室作为研究对象，使用PHOENICS软件模拟建筑室内的通风情况，模拟分析卧室开窗关门情况下，加小型轴流风机后的室内通风情况是否得到改善，并考虑关门后门下缝隙对通风的影响。

2.1 物理模型的建立

建模时，室内各房间的门按照实际尺寸，玻璃门及窗按照可开启面积尺寸，同时开启率为100%，忽略室内家具和人员对风场的影响。在主卧2内装风机，小型轴流风机直径为150mm，依据面积相等折算成正方形133mm×133mm。结合实际情况，风机布置在窗户左边距离窗100mm处，卧室门下留有20mm的缝隙。装有风机和未装风机模型如图1～2所示。

图1 无风机模型

图 2装有风机的模型

2.2 边界条件

窗口入口inlet风速边界条件设为0.2m/s，风机入口inlet风速为5m/s；出风outlet窗口自由流出。

网格划分以能识别出门窗洞口、墙体和风机尺寸为主。

3 室内风环境分析

对无风机和有风机两种情况的室内自然通风进行模拟，模拟结果如图3～6所示。

从图3～4可以看出，卧室无风机时，窗口进来的气流冲击力很强，造成室内流场分布不均匀，室内风速也小，均小于0.2m/s，室内几乎感觉不到风，室内通风换气次数仅为10次/h。卧室加风机和无风机相比，室内流场变化很大。装风机后，室内风速流场均匀，80%的区域超过0.28m/s，感觉舒适。

图31 .5m高处无风机风速分布

图41 .5m高处有风机风速分布

图51 .5m高处无风机风速矢量分布

图61 .5m高处有风机风速矢量分布

对比图5～6可以看出，室内气流流动加强，原因是风机吹入室内的风在室内形成涡流进行盘旋，使得室内的风速增大。风最后从窗口和门下缝隙排出，与不装风机相比，室内风速比不加风机时大，室内通风换气次数为21次/h，通风换气次数与无风机相比，增加了11次/h。客厅和其他卧室的气流流场也得到了改善。

4 结论

本文通过模拟分析了住宅卧室的室内通风状况，针对卧室开窗关门室内通风效果差这种情况，提出了采取机械通风辅助自然通风改善室内通风的措施，对住宅通风节能设计具有一定的指导意义。

住宅卧无风机时室内通风室内流场分布不均匀，室内风速小，通风换气次数仅为10次/h。加风机后，室内风速流场均匀，80%的区域满足人体热舒适，室内的通风换气也得到了改善，通风换气次数为20次/h，与无风机相比增加了11次/h。客厅和其他卧室的气流流场也得到了改善。因此，当室内通风不好时，可以采取机械通风辅助措施进行改善，以达到室内的最大通风节能效果。选取风机时，应注意风机的噪音、是否具有能过滤空气功能等多种事项，保证夜间卧室开窗关门时通风良好。